발파진동의 해석영역은 크게 두 가지 영역으로 구분될 수 있다. 첫째는, 대상 지장물에 대한 영향을 평가할 목적으로 시행되는 원거리 진동분석과, 둘째는, 암반의 손상 및 근거리 지중 구조물에 대한 영향을 평가할 목적으로 시행되는 근거리 지중진동 분석이 있다. 전자의 분석방법은 현재 국내외에서 보편적으로 활용되는 방법이며, 후자의 경우는 대체적으로 Holmberg모델을 사용하여 분석이 이루어져 왔고, 이 모델에 의해 제안된 방법은 기본적인 자료를 원거리 지표 진동 측정 데이터를 활용하는 방법을 근간으로 하여 분석이 이루어진다. 그러나, 최근 십수년동안 수행된 근거리 지중진동 실계측 결과에 따르면 Holmberg모델의 보완에 대한 필요성이 대두되었으며, 국내에서도 처음 시도되어 그 방향성을 제시하고자 하였으나 계측하는 방법에만 한정되었을 뿐 적정한 해석 모델 및 예측방법을 제시하지는 못했다. 따라서, 본 연구에서는 근거리 지중진동의 실계측을 통해 그 결과를 근간으로 하여 적정한 해석모델 및 예측방법을 제시하고자 하였다.
발파진동의 해석영역은 크게 두 가지 영역으로 구분될 수 있다. 첫째는, 대상 지장물에 대한 영향을 평가할 목적으로 시행되는 원거리 진동분석과, 둘째는, 암반의 손상 및 근거리 지중 구조물에 대한 영향을 평가할 목적으로 시행되는 근거리 지중진동 분석이 있다. 전자의 분석방법은 현재 국내외에서 보편적으로 활용되는 방법이며, 후자의 경우는 대체적으로 Holmberg모델을 사용하여 분석이 이루어져 왔고, 이 모델에 의해 제안된 방법은 기본적인 자료를 원거리 지표 진동 측정 데이터를 활용하는 방법을 근간으로 하여 분석이 이루어진다. 그러나, 최근 십수년동안 수행된 근거리 지중진동 실계측 결과에 따르면 Holmberg모델의 보완에 대한 필요성이 대두되었으며, 국내에서도 처음 시도되어 그 방향성을 제시하고자 하였으나 계측하는 방법에만 한정되었을 뿐 적정한 해석 모델 및 예측방법을 제시하지는 못했다. 따라서, 본 연구에서는 근거리 지중진동의 실계측을 통해 그 결과를 근간으로 하여 적정한 해석모델 및 예측방법을 제시하고자 하였다.
For blasting vibration analysis, there are mostly two methods, firstly, far field vibration analysis to estimate limit of building damage, secondly, near field subterranean vibration analysis to estimate rock damage and subterranean structure facilities. The former has been mainly used in our countr...
For blasting vibration analysis, there are mostly two methods, firstly, far field vibration analysis to estimate limit of building damage, secondly, near field subterranean vibration analysis to estimate rock damage and subterranean structure facilities. The former has been mainly used in our country and aboard, the latter is mostly analysed by using Homberg's model. In this model, basic input data are acquired in far field surface vibration. But in the consideration of the results of being conducted in this area over the past few decade, it is required that Homberg's model is modified. For the purpose of this, measurements of near field vibration were first conducted in our country. But it was only proposed the measurement method and the method of analysis or prediction was not suggested. Accordingly, in this paper, measurements of near field subterranean vibration were conducted and the method of analysis or prediction of near field subterranean vibration would be suggested.
For blasting vibration analysis, there are mostly two methods, firstly, far field vibration analysis to estimate limit of building damage, secondly, near field subterranean vibration analysis to estimate rock damage and subterranean structure facilities. The former has been mainly used in our country and aboard, the latter is mostly analysed by using Homberg's model. In this model, basic input data are acquired in far field surface vibration. But in the consideration of the results of being conducted in this area over the past few decade, it is required that Homberg's model is modified. For the purpose of this, measurements of near field vibration were first conducted in our country. But it was only proposed the measurement method and the method of analysis or prediction was not suggested. Accordingly, in this paper, measurements of near field subterranean vibration were conducted and the method of analysis or prediction of near field subterranean vibration would be suggested.
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문제 정의
따라서, 본 연구에서는 발파공과 인접한 근거리 지중진동의 실계측을 통하여 그 특성을 분석하고, 이를 기존 데이터로 활용하여 근거리 지중 진동 예측방법을 제안하고자 하였다.
본 연구에서는 이들 영향인자 모두를 수용하고자 하는 관점에서 Berta모델을 활용하였고, 여기에서 필요한 요소는 전술한 바와 같이 직접적인 근거리 진동 계측을 통해 확인하고자 하였다.
제안 방법
Fig. 4에는 지중진동 측정을 위해 사용된 고정판을 보여주고 있으며, 이들 고정판에는 본 연구에서 사용하고자 하는 센서가 부착되도록 직경 3mm의 센서부착구멍(screw hole)을 만들고 여기에 센서를 나사형태로 고정하도록 하였으며, 지중진동의 측정을 위한고정판에는 PVC 파이프가 나사형태로 고정이 가능하도록 외부에 나사산을 제작하였다.
그리고, 본 연구에서 제시된 방법은 발파진동에 영향을 미치는 아래의 몇 가지 사항 모두를 C값에 반영시켜 분석함으로써, 그 신뢰성을 높이고자 하였다.
본 연구에서 수행된 근거리 진동계측은 안포, 다이너마이트, 에멀젼 폭약, 정밀폭약의 모두 4종류의 폭약을 이용하여 수행하였고, 지중에 설치된 진동 계측센서 설치의 적정성 평가는 근거리 지표 진동과 동시에 계측을 실시하여 그 변화양상을 검토하여 검증하도록 하였다.
대상 데이터
금회에 사용한 화약류는 안포(ANFO), 다이너마이트(dynamite), 에멀젼폭약(emulsion explosive) 및 정밀폭약(Finex-Ι) 등 총 4개 종류의 제품으로 실험을 실시하였고, 각각의 화약류에 대한 특성은 Table 6에 요약 수록하였다.
본 실험을 위한 시험발파 대상지역은 고속도로 건설공사 현장으로써 굴착 대상암의 대부분은 화강암이 주류를 이루고 있으며, 일부 화강편마암이 편재되어있는 상황이나, 실제 시험발파가 이루어진 지역은 화강암으로 이루어진 지역이다. Table 4에 본 현장 암석의 물리적 특성을 수록하였다.
이론/모형
본 연구에서는 근거리 지중진동의 예측방법으로써 Berta 모델(Berta, 1990)을 활용하도록 하였으며, 이 예측모델을 위해 사용된 기초자료는 실제 근거리 지중진동을 측정한 결과값을 활용하였다.
성능/효과
1) 금번의 연구에서 수행된 4회의 근거리 진동측정결과는 ANFO의 경우 진동속도가 4.2782m/s, 진동가속도가 58,619m/s2 로 계측되었으며, 다이너마이트의 경우는 진동속도가 1.4078m/s, 진동가속도가 38,064m/s2로 계측되었고, 정밀폭약은 진동속도가 0.9188m/s, 진동가속도가 28,195m/s2로 계측되었으며, 에멀젼은 진동속도가 1.2673m/sec, 진동가속도가 34,257m/sec2로 계측되었다.
2) 지중진동 측정을 위해 삽입된 센서설치의 적정성평가를 위해 정밀폭약을 이용하여 2회의 시험발파를 실시하였으며, 동일 조건 하에서 지표 진동과 지중진동의 차이는 약 35.4~37.3%의 범위에서 1.9%의 편차를 보이고 있지만, 대체적으로 양호한 것으로 판단되므로, 지중 센서 설치는 적절하게 이루어졌다고 생각된다.
3) 본 시험발파로부터 계측된 진동측정값 및 거리, 폭약량을 이용하여 전체적인 C값을 얻은 후 암석의 물성자료 및 폭약의 특성을 참고하여 목표하는 최종적인 C2 값을 구하였으며, ANFO는 0.472, 다이너마이트는 0.550, 에멀젼이 0.663, 정밀폭약은1.453으로 확인되었다.
각각의 주파수 특성은 ANFO, 다이너마이트, 에멀젼의 경우 대체적으로 우세주파수가 4,000~5,000Hz의 범위가 지배적인 것으로 나타났고, 정밀폭약의 경우 1200~4000Hz인 것으로 나타났다.
2673m/sec, 진동가속도가 34,257m/sec2로 계측되었다. 각각의 주파수 특성은 대체적으로 4,000~5,000 Hz의 범위가 지배적인 것으로 검토 되었다.
또한, 지중진동 측정을 위해 삽입된 센서설치의 적정성 평가를 위해 정밀폭약을 이용하여 2회의 시험발파를 실시하였으며(Fig. 2에서 5, 6회 발파), 이 결과치는 Fig. 16 및 Table 10에 수록하였으며, 동일 조건하에서 지표 진동과 지중진동의 차이는 약 35.4~ 37.3%의 범위에서 1.9%의 편차를 보이고 있지만, 대체적으로 양호한 것으로 판단되므로 지중 센서의 설치는 적절하게 이루어졌다고 판단된다.
본 실험의 결과로써는 안포(ANFO)의 C2값은 0.472, 다이너마이트(dynamite)는 0.550, 에멀젼 폭약(emulsion explosive)이 0.663, 정밀폭약(Finex-Ι)이 1.453으로 확인되었다.
지표 진동과 지중진동을 동시에 계측하였으며, 지표 진동과 지중진동의 변화양상을 검토하여 동일한 성향을 보이는 경우에는 적절한 계측이 실시된 것으로 판단하였다.
후속연구
향후 보완될 사안으로는 센서설치의 적정성 여부인데, 금번의 연구에서는 주어진 동일한 조건에서 상대적인 비교로만 가늠하였지만, 이 부분에 대해서는 더욱 많은 연구가 이루어져야 할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
과거 발파진동의 분석은 무엇을 위해 수행되었는가?
과거 발파진동의 분석은 대부분이 대상 지장물에 대한 구조적인 피해여부를 확인하기 위해 수행되어져 왔으나, 최근 십수년 동안에는 측정장비 및 분석기술의 끊임없는 발달에 따라 발파공 인접에서의 진동영향을 평가하고자하는 수준에 도달하게 되었다. Table 1에 발파공과 인접하여 수행된 근거리 지중진동의 측정 및 연구결과를 요약 수록하였다.
발파진동에 큰 영향을 미치는 인자에는 무엇이 있는가?
발파진동에 큰 영향을 미치는 인자로서 단위길이당 장약량의 변화, 거리의 영향, 디커플링효과에 의한 영향, 암반의 탄성파 속도 및 비중, 폭약의 특성, 폭약과 암반과의 임피던스 차이, 폭약과 암반의 상호작용에 의한 발파진동으로의 탄성에너지의 변화 등을 제시할 수 있다.
발파진동의 해석영역은 어떻게 두 가지로 구분되는가?
발파진동의 해석영역은 크게 두 가지 영역으로 구분될 수 있다. 첫째는, 대상 지장물에 대한 영향을 평가할 목적으로 시행되는 원거리 진동분석과, 둘째는, 암반의 손상 및 근거리 지중 구조물에 대한 영향을 평가할 목적으로 시행되는 근거리 지중진동 분석이 있다. 전자의 분석방법은 현재 국내외에서 보편적으로 활용되는 방법이며, 후자의 경우는 대체적으로 Holmberg모델을 사용하여 분석이 이루어져 왔고, 이 모델에 의해 제안된 방법은 기본적인 자료를 원거리 지표 진동 측정 데이터를 활용하는 방법을 근간으로 하여 분석이 이루어진다.
참고문헌 (6)
Persson, P., Roger Holmberg and Jaimin Lee, 1994, Rock blasting and explosives engineering, CRC press, pp. 244-245.
Berta G., 1990, Explosives: An engineering tool, La Moderna, Novara, pp. 116-131.
Ouchterlony, F., S. Nie, U. Nyberg and H. Deng, 1996, Monitoring of large open cut rounds by Vod, PPV and gas pressure measurement, Proc. 5th International symposium on rock frgmentation by blasting, Montreal, Canada, pp. 167-176.
Yang R.L., P. Rocque, P. Katsabanis and W.F. Bawden, 1993, Blast damage study by measurement of blast vibration and damage in the ares adjacent to blast hole, Proc. 4th Int. Symp. on Rock Fragmentation by Blasting, vienna, Austtia, pp. 137-144.
Bogdanoff, 1996, Vibration measurement in the damage zone in tunnel blasting, Proc. 5th International symposium on Rock fragmentation by blasting, Montreal, Canada, pp. 177-185.
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