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문제 정의
- 王 한 탄성파 검층법은 지보재가 설치되기 전후의 거동을 평가하는데도 유용하게 사용될 수 있는 방법이라 하겠다. 본 논문에서는 먼저 탄성파 검층법을 적용할 때 사용되는 기구 구성과 적용 방법에 대해서 설명하고, 다음으로 암반 사면에 대한 안정성 평가의 적용 예에 대하여 기술하고자 한다.
제안 방법
- Fig. 9와 같이 화약발파로 인하여 발생한 Tsugumi 노천 채굴 석회석 광산의 잔벽 사면의 손상대를 평가할 목적으로 탄성파 검층법을 이용한 조사를 실시하였다. 조사는 두개의 수평시추공 HB-1 과 HB-2를 대상으로 수행되었다.
- 4는 탄성파 검층 기의 밀착 압력에 따른 진동기의 감도를 알아보기 위한 실험모식도를 나타낸다. 무게 10 g의 철구슬을 30 cm 높이에서 콘크리트 표면에 자유낙하 시켰을 때 낙하지점으로부터 30 cm 떨어진 거리에 설치된 진동기의 밀착 압력 P를 단계별로 변화시켜 가면서 진동기의 감도를 측정하였다. 밀착 압력과 진동기의 감도 결과를 Fig.
- 그러므로 TTL 신호가 발생될 때부터 탄성파 검층기에 신호가 감지될 때까지 충분한 기록장을 확보해야 할 필요성이 요구된다. 신호 파형 기록은 측정한 후에 분석하고 해석하는 과정을 고려하여 본 연구에서는 일본의 RST사의 NJW- 2012-RM 모델인 100 Hz~10 kHz 주파수 범위를 갖는 4채널의 직접 디지털 신호 처리기를 사용하였다. 파형 자체가 고주파 성분을 포함하면서 진폭이 클수록 초동 파형을 찾는데 용이하다.
- 이들 구조물 개발의 증가와 함께 구조물 주위를 구성하고 있는 암반의 상태를 적절히게 판단할 수 있는 방법도 필요하게 되었다. 이러한 이유에 기인하여 작고 가벼우면서 사용이 간편한 탄성파 검층 시스템을 개발하였다. 탄성파 검층법은 암반 상태를 평가하기 위하여 사용될 수 있는 검층법 중의 하나로써 원위치에서 비교적 간편하게 정밀한 자료를 수집할 수 있다.
- 5 〜1 m 정도의 간격으로 발파공을 천공하여 발파공간에 균열을 발생시키는 PS(Pre-Splitting) 제어발파 방법(일본화약공업회, 2001) 을 사용하여 발파를 수행하였다. 측정은 수평시추공 입구에서부터 기저부까지 1 m 간격으로 탄성파 검층기를 이동해 가면서 수행되었다 총 20개 지점에서 측정이 이루어졌으며 소요된 총 시간은 약 30분 정도이다. Fig.
- 그림에서 나타내듯이 심도가 깊어질수록 파형의 감쇠 정도가 증가하므로써 진폭도 작아짐을 알 수 있다. 측정한 상태의 진폭으로 파형을 분석할 때 심도가 깊은 곳의 파형은 진폭을 확인할 수 없게 됨으로 각 파형을 최대진폭으로 정규화해서 표현하였다. 각각의 심도에서 측정한 파형의 초동주시(first arrival)를확인한 후 그 위치를 삼각기호로 표시하였다 두 수평 시추공에서의 초동주시 위치는 다르게 나타나지만 어느 일정 심도 이상이 되면 두 시추공 모두에서 거의 직선에 가까운 양상을 보인다.
- 탄성파 검층기를 암반 시추공 기저부에 투입 . 설치하면 전파거리가 멀어지므로 신호가 감쇠하게 된다.
대상 데이터
- 9와 같이 화약발파로 인하여 발생한 Tsugumi 노천 채굴 석회석 광산의 잔벽 사면의 손상대를 평가할 목적으로 탄성파 검층법을 이용한 조사를 실시하였다. 조사는 두개의 수평시추공 HB-1 과 HB-2를 대상으로 수행되었다. 두 시추공의 해발 높이는 800 mL로 동일한 위치에 있으며 직경은 90 mm이고 깊이는 25 m로같다.
이론/모형
- 두 시추공의 해발 높이는 800 mL로 동일한 위치에 있으며 직경은 90 mm이고 깊이는 25 m로같다. 두 시추공은 수평거리상 약 200 m 떨어져 있으며 천공 방위도 다르다 측정 대상 암반 사면은 주 발파를 하기 전 0.5 〜1 m 정도의 간격으로 발파공을 천공하여 발파공간에 균열을 발생시키는 PS(Pre-Splitting) 제어발파 방법(일본화약공업회, 2001) 을 사용하여 발파를 수행하였다. 측정은 수평시추공 입구에서부터 기저부까지 1 m 간격으로 탄성파 검층기를 이동해 가면서 수행되었다 총 20개 지점에서 측정이 이루어졌으며 소요된 총 시간은 약 30분 정도이다.
성능/효과
- HB-1 의 경우 초동주시의 크기는 암반 사면 표면으로부터 심도 5 m지점까지와 그 이상의 심도에서 확연하게 달라짐을 알 수 있다. 두 부분을 각각 나누어서 근사시킨 결과 5 m지점까지는 1.37 IWs의평균 P파 속도를 보이다가 그 이상의 심도에서는 3.68 km/s로 증가하였다. HB-2의 경우 암반 사면 표면으로부터 심도 10 이지점에서 초동의 크기가 달라지므로 HB-1 과 같은 방법으로 두 부분으로 나누어서 근사시킨 결과 10 이지점까지의 평균 P파 속도는 1.
- 그림상의 PU-PL사이 하중에서는 변형이 가장 크게 일어나는데 이 영역에서 초탄성 합금 용수철을 사용하면 측정 시추공이 굽어있다던가 시추공 표면이 매끄럽지 못하다 할지라도 일정한 압력으로 안정하게 탄성파 검층 기를 고정시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서 사용된 초탄성 합금 용수철 검층기를 이용할 경우 시추공의 크기나 형태, 시추공내의 상태 등에 제약을 받지 않고서 암반 상태를 측정할 수 있다는 장점이 있다. 더군다나 수직 시추공은 물론 경사시추공이나 수평시추공에도 적용이 가능하므로 활용 범위가 넓다 하겠다.
- 5에 표시하였다. 실험 결과에 의하면 밀착 압력이 초기에서 10 N까지는 불안정한 진동 감도를 보이다가 10 N 이상에서는 안정한 상태를 유지하였다. 이러한 결과는 안정한 상태의 진동기 감도 데이터를 얻기 위해서는 적어도 10 N 이상의 밀착 압력이 작용되어야함을 의미한다.
- 이상의 측정 결과로부터 탄성파 검층법을 이용하여 화약 발파에 의한 암반사면 내의 손상 정도를 P파 속도로써 정량적으로 평가하는 것이 가능함은 물론 손상 범위를 합리적으로 결정할 수 있었다. 또한 그라운드 앵커, 록 볼트 케이블 볼트, 스파이럴 볼트와 같은 지보재의 설치 심도를 탄성파 검층 결과를 이용하면 보다 효과적이고 경제적으로 결정할 수 있을 것으로 기대된다 마지막으로 지보재의 설치 전후에 대한 구조물의 안전관리에도 적용될 수 있을 것으로 사료된다
- 같다. 첫째, 탄성파 검층법을 이용하여 암반사면 내의 손상 정도를 정량적으로 평가하는 것이 가능하였다. 또한 암반 사면 내의 손상 범위도 합리적으로 결정할 수 있었다 둘째, 탄성파 검층의 조사 결과를 이용하면 지보재의 설치 심도를 보다 효과적이고 경제적으로 결정할 수 있을 것으로 기대된다.
후속연구
- 합리적으로 결정할 수 있었다. 또한 그라운드 앵커, 록 볼트 케이블 볼트, 스파이럴 볼트와 같은 지보재의 설치 심도를 탄성파 검층 결과를 이용하면 보다 효과적이고 경제적으로 결정할 수 있을 것으로 기대된다 마지막으로 지보재의 설치 전후에 대한 구조물의 안전관리에도 적용될 수 있을 것으로 사료된다
- 첫째, 탄성파 검층법을 이용하여 암반사면 내의 손상 정도를 정량적으로 평가하는 것이 가능하였다. 또한 암반 사면 내의 손상 범위도 합리적으로 결정할 수 있었다 둘째, 탄성파 검층의 조사 결과를 이용하면 지보재의 설치 심도를 보다 효과적이고 경제적으로 결정할 수 있을 것으로 기대된다.
- 마지막으로, 탄성파 검층법은 지보재의 설치 전후에 대한 구조물의 안전 관리에도 적용될 수 있을 것으로 사료된다.
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