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문제 정의
- 일반적으로 발파공사현장에서는 진동속도를 평가 기준으로 측정하고 있으며 진동레벨 환산식에 의한 예측이 필요한 상황이다. 본 연구에서는 발파에서의 진동을 거리별로 진동레벨측정기와 진동속도측정기를 사용하여 측정하였고 기존의 여러 진동레벨 추정식을 비교, 검토하여 현장업무에 있어서 신뢰성 있는 진동평가가 이루어지도록 하는데 목적이 있다.
제안 방법
- 9dB(V)로 측정되었다. 발파로 인한 진동은 진동속도와 진동레벨로 같은 거리에서 동시 측정하였다. 계측은 발생원으로부터 15~102m 구간에서 측정하였고 8차례 구간을 나누어 진동속도,진동레벨 데이터를 각각 273개 획득하였다.
- 계측된 데이터 중에서 현장 내 다른 작업이나 장비의 진동간섭으로 인해 데이터의 결과에 영향을 미치는 데이터는 전체 자료에서 제외시켰다. 발파제원은 Table 1과 같으며 총 4,780kg의 장약량으로 130회의 발파가 진행되었으며 회당 발파공수는 5, 10, 20공으로 공당 4kg의 약량이사용되었다
- 본 실험에 있어서 진동속도는 V방향, T방향, L방향 중 가장 높은 값으로 나타내어지는 PPV값과 세성분의 실 벡터 합으로서 가장 높은 값인 PVS로 나누어 측정하였으며 BlastmateⅢ 진동측정기로 측정한 PPV 값은 0.168~1.7cm/sec이고 PVS값은 0.2~1.87cm/sec로 계측되었다. 리온 진동레벨기를 이용하여 측정한 진동레벨은 65.
- 본 연구에서는 8곳의 지역을 나누어 총 130회의 발파가 진행되었으며 15~102m거리 내에서 진동속도측정기인 BlastmateⅢ와 진동레벨측정기인 VM-53을이용하여 같은 거리에서의 진동레벨과 진동속도를 동시 측정하였다. 측정된 진동속도는 Venmarche식과 Eejima식, 중앙환경분쟁조정위원해 방식을 이용하여예측진동레벨 값을 산출하였다.
- 계측기 설치는 발파가 진행되는 자유면에 반대방향으로 일직선상에 계측기를 설치하였으며 거리는 7m, 15m, 30m로 설정하였으나 현장여건과 지반상황을 고려하고 발파회당 발파위치가 변동함에 따라 계측거리는 15~102m 내에서 계측되었다. 현장 내에서 구역별로 발파가 진행되었으며 발파 진동 발생원으로부터 거리별 진동레벨과 진동속도를 측정하였다. 계측된 데이터 중에서 현장 내 다른 작업이나 장비의 진동간섭으로 인해 데이터의 결과에 영향을 미치는 데이터는 전체 자료에서 제외시켰다.
- 측정된 진동속도는 Venmarche식과 Eejima식, 중앙환경분쟁조정위원해 방식을 이용하여예측진동레벨 값을 산출하였다. 환산할 때의 진동속도는 최대 진동속도를 나타내는 성분인 PPV값과 3성분의 실 벡터합인 PVS로 나누어서 분석하였고, 환산된 예측진동레벨은 VM-53으로 측정된 실제측정 진동레벨과 비교하여 예측식의 진동레벨의 상관성에 대하여 고찰하였다.
대상 데이터
- 발파로 인한 진동은 진동속도와 진동레벨로 같은 거리에서 동시 측정하였다. 계측은 발생원으로부터 15~102m 구간에서 측정하였고 8차례 구간을 나누어 진동속도,진동레벨 데이터를 각각 273개 획득하였다. 측정된 데이터는 거리, 발파공수, 뇌관시차 등에 따라 진동속도가 비례하나 어떠한 경우 지반 내 특정한 지층 상태나 지반의 특성에 따라서 기존 데이터보다 크거나 작게 나타났다.
- 조사지역은 경기도 양주군에 위치한 ○○발파공사 현장이며 이 지역은 선캠프리아기 변성암, 쥬라기 퇴적암과 화강암류, 제4기 충적층으로 구성된다. 평야지대에 넓게 분포하는 흑운모 화강암은 저지대를 형성하고 이들은 동일한 화강암체임에도 불구하고 풍화양상의 명확한 대비를 보여준다.
- 진동속도와 진동레벨을 측정하기 위하여 Fig. 2와같이 진동계측기 BlastmateⅢ 3대와 진동레벨측정기리온 VM-53 3대를 사용하여 계측하였다. 계측기 설치는 발파가 진행되는 자유면에 반대방향으로 일직선상에 계측기를 설치하였으며 거리는 7m, 15m, 30m로 설정하였으나 현장여건과 지반상황을 고려하고 발파회당 발파위치가 변동함에 따라 계측거리는 15~102m 내에서 계측되었다.
데이터처리
- 측정된 데이터는 Ejima 환산식, Venmarche 환산식,중앙환경분쟁조정 위원회의 환산식으로 PPV와 PVS값으로 구분하여 진동레벨로 환산하였고 각각의 환산진동레벨과 측정 진동레벨을 비교 분석하였다.
이론/모형
- 발파 진동속도를 진동레벨로 전환 시에는 일반적으로 진동원이 연속진동이 아닌 충격진동이므로 Vanmarcke식을 사용한다. 식 (3)과 같은 Vanmarcke 식은 충격 진동을 진동레벨로 환산하는데 적정하게 적용할 수 있다.
- 본 연구에서는 8곳의 지역을 나누어 총 130회의 발파가 진행되었으며 15~102m거리 내에서 진동속도측정기인 BlastmateⅢ와 진동레벨측정기인 VM-53을이용하여 같은 거리에서의 진동레벨과 진동속도를 동시 측정하였다. 측정된 진동속도는 Venmarche식과 Eejima식, 중앙환경분쟁조정위원해 방식을 이용하여예측진동레벨 값을 산출하였다. 환산할 때의 진동속도는 최대 진동속도를 나타내는 성분인 PPV값과 3성분의 실 벡터합인 PVS로 나누어서 분석하였고, 환산된 예측진동레벨은 VM-53으로 측정된 실제측정 진동레벨과 비교하여 예측식의 진동레벨의 상관성에 대하여 고찰하였다.
성능/효과
- 1) 발파는 총 4,780kg의 장약량으로 총 130회의 발파가 진행되었으며 회당 발파공수는 5, 10, 20공으로 공당 4kg의 약량이 사용되었다. 측정결과 전체 데이터의 PPV값은 0.
- 2) Vanmarche 환산식에 의한 예측진동레벨은 PPV의 경우 63.4~84dB(V)로 평균 75.17dB(V)이고PVS의 환산은 64.8~86.2dB(V)로 평균 76.08dB(V)로 분석되었으며 실측진동레벨의 오차가 0.24~0.67dB(V)로 거의 일치하는 것으로 나타났다. Ejima 환산식에 의한 예측진동레벨은 PPV의 경우 75.
- 3) 측정된 PPV와 PVS를 이용하여 환산식에 의해 분석된 예측 진동레벨은 Venmarche 환산식은 0.91dB(V), Ejima 환산식은 0.9dB(V), 중앙환경분쟁조정위원회 방식에서는 0.62dB(V)로 PVS값이 더 높게 분석되었다. 발파진동이 인체에 미치는 영향은 V, T, L 성분 중에서 단일성분으로 PPV 값이나 V성분으로 주로 사용하고 있으나 건축물의 경우 수직, 진행, 접선 모든 성분에 영향을 받기 때문에 가장 이상적인 발파진동 평가 방법에는 V, T, L 성분의 벡터 합인 PVS의 진동속도를 사용하는 것이 타당하다고 판단된다.
- 진동속도는 Ejima 변환식, Venmarche 변환식, 중앙환경분쟁조정 위원회의 변환식에 의해 분석한 결과 Table 2와 같다. Ejima 변환식은 최대속도 진폭으로부터 수직진동레벨을 산정하는 경우 수직진동에 대해서는 주파수가 8Hz 이상이고 연속 정현파형 일 경우에 한하여 변환된 수직진동레벨과 실측한 수직진동레벨과의 상관성이 성립한다는 이론적인 변환식으로 발파진동과 같이 지속시간이 짧은 충격진동파형에 대해서는 과대평가되는 경향이 있다는 사실과 일치함을 보였다. 중앙환경분쟁조정 위원회 방식은 최대 발파진동속도(실 벡터합)를 이용하고 있으며 PPV값과 비교하여 많이 차이를 보이지 않았지만 실측진동레벨과 좀더 일치하는 것을 확인 할 수 있었다.
- 67dB(V)로 거의 일치하는 것으로 나타났다. Ejima 환산식에 의한 예측진동레벨은 PPV의 경우 75.5~95.6dB(V), PVS의 경우 77~96.4dB(V)의 범위로 나타났고 평균값은 각각 87.33dB(V),88.23dB(V)으로 실측데이터 75.41dB(V)과 오차가 11.92~12.82dB(V) 높은 것으로 분석되었다. 이는 Ejima 식이 연속적인 정현 파형일 경우에 상관성이 성립하기 때문인 것으로 판단된다.
- 44%로 분석되었다. 따라서 발파에서의 실측진동레벨과 예측진동레벨의 비교는 Venmarche 식에서 가장 일치하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 PPV와 PVS의 적용성에는 Venmarche, Ejima식에서는 PPV가 각각 0.
- 따라서 발파에서의 실측진동레벨과 예측진동레벨의 비교는 Venmarche 식에서 가장 일치하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 PPV와 PVS의 적용성에는 Venmarche, Ejima식에서는 PPV가 각각 0.42%, 0.80% 높게 나타났지만 중앙환경분쟁조정 위원회 방법은 PVS가 0.83% 높게 나타났다.
- 23dB(V) 분석되었다. 마지막으로 Venmarche 환산식은 다른 환산식과 달리 진동파형 연속시간이라는 뇌관 시차가 환산식에 포함되므로 좀 더 정확환 분석이 가능하며 PPV에서의 환산은 63.4~84dB(V)로 평균 75.17dB(V)이고 PVS에서의 환산은 64.8~86.2dB(V)로 평균 76.08dB(V)이다. 이는 실측 진동레벨과 0.
- 18%로 나타났다. 마지막으로 중앙환경분쟁조정 위원회 방법으로는 PPV의 경우 92.61%, PVS의 경우 93.44%로 분석되었다. 따라서 발파에서의 실측진동레벨과 예측진동레벨의 비교는 Venmarche 식에서 가장 일치하는 것을 확인할 수 있었다.
- 62dB(V)로 PVS값이 더 높게 분석되었다. 발파진동이 인체에 미치는 영향은 V, T, L 성분 중에서 단일성분으로 PPV 값이나 V성분으로 주로 사용하고 있으나 건축물의 경우 수직, 진행, 접선 모든 성분에 영향을 받기 때문에 가장 이상적인 발파진동 평가 방법에는 V, T, L 성분의 벡터 합인 PVS의 진동속도를 사용하는 것이 타당하다고 판단된다.
- 5는 발파진동속도를 이용한 PPV와 PVS의 예측진동레벨의 평균적 데이터를 나타낸 표이다. 분석 결과 Venmarche 식은 측정진동레벨과 비교하여 PPV의 경우 99.68%, PVS의 경우 99.06% 일치하였고,Ejima식은 PPV의 경우 88.08%이고 PVS는 87.18%로 나타났다. 마지막으로 중앙환경분쟁조정 위원회 방법으로는 PPV의 경우 92.
- 57dB(V)가 낮게 분석되었다. 이와 반대로 Ejima 환산식은 11.92~12.82dB(V)로 높게 나타났는데 이는 발파진동과 같은 짧은 충격진동 파형에서 과대평가 된다는 기존의 연구 결과와 일치함을 보였고, PPV 환산의 값은 75.5~95.6dB(V)으로 평균값은 87.33dB(V)이며 PVS에서의 환산은 77~96.4dB(V)로 평균 88.23dB(V) 분석되었다. 마지막으로 Venmarche 환산식은 다른 환산식과 달리 진동파형 연속시간이라는 뇌관 시차가 환산식에 포함되므로 좀 더 정확환 분석이 가능하며 PPV에서의 환산은 63.
- 4로 분석되었다. 중앙환경분쟁조정 위원회 방식으로 분석한 결과 전체 자료에 대해 61.8~75.5의 범위로 평균값은 69.84dB(V)이고 PVS의 환산일 경우 62.9~76dB(V)이고 평균값은 70.46dB(V)이다. 중앙환경분쟁조정 위원회 방식은 실측진동레벨에 비하여 4.
- Ejima 변환식은 최대속도 진폭으로부터 수직진동레벨을 산정하는 경우 수직진동에 대해서는 주파수가 8Hz 이상이고 연속 정현파형 일 경우에 한하여 변환된 수직진동레벨과 실측한 수직진동레벨과의 상관성이 성립한다는 이론적인 변환식으로 발파진동과 같이 지속시간이 짧은 충격진동파형에 대해서는 과대평가되는 경향이 있다는 사실과 일치함을 보였다. 중앙환경분쟁조정 위원회 방식은 최대 발파진동속도(실 벡터합)를 이용하고 있으며 PPV값과 비교하여 많이 차이를 보이지 않았지만 실측진동레벨과 좀더 일치하는 것을 확인 할 수 있었다. Venmarche변환식은 Ejima 변환식과 중앙환경분쟁조정 위원회방식과는 달리 충격진동을 진동레벨로 환산하는데 적정한 결과를 얻을 수 있었으나 발파공사의 종류, 뇌관의 종류와 1회 사용 지발단수, 진동이 전파되는 발파지역 지질조건 등이 다양하므로 발파작업에 따른 진동평가에 어려움이 따를 수 있을 것으로 예상된다.
- 1) 발파는 총 4,780kg의 장약량으로 총 130회의 발파가 진행되었으며 회당 발파공수는 5, 10, 20공으로 공당 4kg의 약량이 사용되었다. 측정결과 전체 데이터의 PPV값은 0.168~1.7cm/sec, PVS는 0.2~1.87cm/sec의 범위에서 계측되었고 진동레벨은 65.5~85.9dB(V)로 측정되었다. 발파로 인한 진동은 진동속도와 진동레벨로 같은 거리에서 동시 측정하였다.
- 계측은 발생원으로부터 15~102m 구간에서 측정하였고 8차례 구간을 나누어 진동속도,진동레벨 데이터를 각각 273개 획득하였다. 측정된 데이터는 거리, 발파공수, 뇌관시차 등에 따라 진동속도가 비례하나 어떠한 경우 지반 내 특정한 지층 상태나 지반의 특성에 따라서 기존 데이터보다 크거나 작게 나타났다.
후속연구
- 4) 이상의 결과를 종합해보면 풍화가 어느 정도 진행된 흑운모화강암지역에서의 발파로 인한 진동레벨과 진동속도의 상관성은 Venmarche 환산식이 실제측정진동레벨과 비교하여 99.68%로 매우 정확한 값을 보였으나 매 발파에 대한 뇌관의 종류와 1회 사용 지발단수 등 다양한 변수를 적용해야 하므로 공사현장에서의 진동평가에 어려움이 예상되고 나아가 지반의 상황이나 현장의 특성을 고려하여 보다 신속하고 정확한 업무수행이 되기 위한 연구가 이루어져야 할 것으로 판단된다.
- 중앙환경분쟁조정 위원회 방식은 최대 발파진동속도(실 벡터합)를 이용하고 있으며 PPV값과 비교하여 많이 차이를 보이지 않았지만 실측진동레벨과 좀더 일치하는 것을 확인 할 수 있었다. Venmarche변환식은 Ejima 변환식과 중앙환경분쟁조정 위원회방식과는 달리 충격진동을 진동레벨로 환산하는데 적정한 결과를 얻을 수 있었으나 발파공사의 종류, 뇌관의 종류와 1회 사용 지발단수, 진동이 전파되는 발파지역 지질조건 등이 다양하므로 발파작업에 따른 진동평가에 어려움이 따를 수 있을 것으로 예상된다.
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