전자뇌관을 사용하여 근접 보안물건에 대한 터널발파 진동제어를 위해서는 근거리 발파진동 특성에 대한 이해가 필요하다. 본 논문에서는 터널발파 진동의 결정에 있어서, 심발부와 확대부의 영향을 분석하였다. 분석을 위한 계측자료는 "원주~강릉 복선전철 제${\bigcirc}{\bigcirc}$공구 노반건설공사" ${\bigcirc}{\bigcirc}{\bigcirc}$ 터널 현장의 기존 도로 하부통과 구간에서 획득하였다. 이에, 0.01%의 높은 시차 정밀도를 가진 터널용 전자발파시스템을 활용하여, 최대 지발당 장약량을 정밀하게 유지함으로써 뇌관 오차에 의한 진동 증폭현상을 제거하고, 진동제어에 유리한 심빼기 발파방법으로 번 컷(Burn-Cut)을 채택하였다. 그 결과, 심발부의 진동수준이 가장 높다는 일반적인 발파 상식과 달리 확대부의 진동수준이 상대적으로 더욱 높은 것으로 나타났다. 결과적으로, 근접 거리의 터널 발파진동은 전자뇌관을 심발부에 적용함으로서 저감시킬 수 있으며, 전체 영역에 전자뇌관을 사용할 경우 더욱 효과적으로 발파진동을 감소시킬 수 있을 것으로 판단된다.
전자뇌관을 사용하여 근접 보안물건에 대한 터널발파 진동제어를 위해서는 근거리 발파진동 특성에 대한 이해가 필요하다. 본 논문에서는 터널발파 진동의 결정에 있어서, 심발부와 확대부의 영향을 분석하였다. 분석을 위한 계측자료는 "원주~강릉 복선전철 제${\bigcirc}{\bigcirc}$공구 노반건설공사" ${\bigcirc}{\bigcirc}{\bigcirc}$ 터널 현장의 기존 도로 하부통과 구간에서 획득하였다. 이에, 0.01%의 높은 시차 정밀도를 가진 터널용 전자발파시스템을 활용하여, 최대 지발당 장약량을 정밀하게 유지함으로써 뇌관 오차에 의한 진동 증폭현상을 제거하고, 진동제어에 유리한 심빼기 발파방법으로 번 컷(Burn-Cut)을 채택하였다. 그 결과, 심발부의 진동수준이 가장 높다는 일반적인 발파 상식과 달리 확대부의 진동수준이 상대적으로 더욱 높은 것으로 나타났다. 결과적으로, 근접 거리의 터널 발파진동은 전자뇌관을 심발부에 적용함으로서 저감시킬 수 있으며, 전체 영역에 전자뇌관을 사용할 경우 더욱 효과적으로 발파진동을 감소시킬 수 있을 것으로 판단된다.
In order to control tunnel blast vibration for adjacent facilities using electronic detonator, Understanding about the characteristics of near-field ground vibration is necessary. The purpose of this paper is to analyze effects of Cut-area and Extension-area vibration in relation to decision of tunn...
In order to control tunnel blast vibration for adjacent facilities using electronic detonator, Understanding about the characteristics of near-field ground vibration is necessary. The purpose of this paper is to analyze effects of Cut-area and Extension-area vibration in relation to decision of tunnel blast vibration. These data were obtained at the top monitoring positions while ${\bigcirc}{\bigcirc}{\bigcirc}$ tunnel site of "Wonju~Gangneung double railroad section ${\bigcirc}{\bigcirc}$ construction" was passing under the existing road. Thus, tunnel blasting was conducted by tunnel electronic blasting system with 0.01% high delay-time accuracy. It can be possible that not only keeping maximum charge per delay-time but also preventing amplification of vibration which is occurred by delay-time scatter using common detonators. Additionally, V-Cut was changed into Burn-Cut. The results was presented that vibration level of extension-holes were higher than Cut-holes. Therefore, near-field ground vibration can be effectively minimized using electronic detonators in the Cut area. And also more effective way to reduce tunnel blast vibration is full-face blast using electronic detonators.
In order to control tunnel blast vibration for adjacent facilities using electronic detonator, Understanding about the characteristics of near-field ground vibration is necessary. The purpose of this paper is to analyze effects of Cut-area and Extension-area vibration in relation to decision of tunnel blast vibration. These data were obtained at the top monitoring positions while ${\bigcirc}{\bigcirc}{\bigcirc}$ tunnel site of "Wonju~Gangneung double railroad section ${\bigcirc}{\bigcirc}$ construction" was passing under the existing road. Thus, tunnel blasting was conducted by tunnel electronic blasting system with 0.01% high delay-time accuracy. It can be possible that not only keeping maximum charge per delay-time but also preventing amplification of vibration which is occurred by delay-time scatter using common detonators. Additionally, V-Cut was changed into Burn-Cut. The results was presented that vibration level of extension-holes were higher than Cut-holes. Therefore, near-field ground vibration can be effectively minimized using electronic detonators in the Cut area. And also more effective way to reduce tunnel blast vibration is full-face blast using electronic detonators.
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문제 정의
본 논문은 “원주～강릉 복선전철 제○○공구 노반건설공사”중 도로 하부 20m 근접 통과구간의 터널 발파에서 계측된 자료를 심발부와 확대부로 구분 한후 각 영역이 전체 발파진동 크기의 결정에 미치는 영향을 비교 분석하였으며, 전자발파에 의한 근거리 터널발파 진동 특성을 이해하고자 한다.
제안 방법
근접 보안물건에 대한 터널발파 진동특성을 확인하기 위하여, 실제 전자발파 시공이 이루어진 현장의 계측 자료를 바탕으로 터널발파를 심발부와 확대부로 구분하여 각 영역의 발파진동이 전체 발파진동 크기에 미치는 영향을 비교 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻게 되었다.
본 발파는 “원주～강릉 복선전철 제OO공구 노반신설 공사”현장과 인접한 타 공구에서 실시한 하이브리드 발파(Hybrid Blasting, 전자뇌관+비전기뇌관) 결과를 바탕으로 전자뇌관의 심발부 진동저감 효과를 분석하였다.
본 발파는 전자발파의 정밀시차와 무한단차 효과를 진동제어에 효율적으로 이용하기 위하여 기존 V컷 심빼기 형식을 번 컷으로 변경하여 실시하였다.
그림 10. 심발부 및 확대부 진동값(VPPV) 비교.
그림 4. 초고속카메라를 이용한 뇌관 기폭실험.
대상 데이터
그림 8과 같이 터널 직상부의 지방도 456호선 2개소에 계측기를 설치하였다.
본 논문에 필요한 자료 확보 구간은 STA.101k+140～101k+220지점의 저토피 구간으로 직상부에 지방도 456호선이 위치하고 있다(그림 1～2, 표 1).
진동 계측 위치는 터널 노선 직상부 2개소에서 동시에 실시하였다(그림 14).
데이터처리
심발부와 확대부의 발파진동 특성의 분석을 위하여 그림 9와 같이 ORICA사의 Shotplus-T 진동분석 프로그램을 이용하여, 발파진동의 세성분 중 진동값이 가장 크게 발생한 수직성분의 심발부 최대값 두지점과 확대부 최대값 두지점을 매 발파 획득하였으며, 표 5는 그 획득된 결과를 정리한 것이다.
이론/모형
본 현장에 사용된 전자발파 시스템은 표 3과 같이 ORICA사의 터널전용 발파시스템인 eDevⅡ가 사용되었다.
성능/효과
1) 전기뇌관 및 비전기뇌관을 사용한 일반발파의 경우에는 심발부의 발파진동이 확대부의 발파진동보다 높다는 것이 일반 상식이다. 그러나, 전자뇌관을 사용했을 경우는 실제 확대부의 진동이 심발부의 진동보다 높게 나타났다.
2) 심발부에 전자뇌관을 사용하고 확대부에 비전기뇌관을 사용한 하이브리드발파의 경우도, 기존의 다양한 심발부 진동저감 공법과 동일한 발파진동 저감 효과를 얻을 수 있는 것으로 확인 되었다.
3) 하이브리드 발파의 경우는 확대부에 사용된 비전기 뇌관의 기폭오차에 의한 진동 증폭현상을 막지는 못하기 때문에, 정밀 진동제어가 요구되는 발파 조건에서는 전체 발파공에 전자뇌관을 적용하는 것으로서 최상의 진동제어 효과를 얻을 수 있다.
그림 3은 전자뇌관 및 전기뇌관의 파형특성을 보여 주는 것으로, 동일 거리 30미터에서 전자뇌관과 일반 뇌관을 25ms 시차로 기폭한 결과, 전자뇌관의 경우단일공 지발당장약량(kg/delay)이 정확히 유지되어 파형 중첩에 의한 진동 증폭현상이 발생되지 않으며 일정한 등 간격의 파형을 보이는 반면, 일반뇌관의 경우는 기폭초시 오차로 인하여 설계된 지발당장약량을 정확하게 유지하기 어려워 파형이 불규칙할 뿐만 아니라 부분적인 진동증폭 현상을 보였다.
따라서, 심발부의 진동속도가 확대부의 진동속도이하로 유지됨을 알 수 있으며, 진동허용기준 1.0cm /sec 일때 최대 지발당 장약량은 이격거리 10m～50m 에서 심발부는 0.349kg/delay～8.732kg/delay, 확대 부는 0.202kg/delay～5.052kg/delay를 사용할 수 있는 것으로 나타났다.
본 시공구간인 대관령 일대에 광범위하게 분포하고 있는 암종은 쥬라기의 화강암류로 이중 흑운모화강암이 가장 넓은 분포를 보이며 각섬석-흑운모화강암은 강릉과 대관령 쪽으로 갈수록 잘 발달되어 있다.
하이브리드 발파와 전기다단발파의 심발부 및 확대부 진동수준을 분석한 결과, 심발부에 전자뇌관을 사용한 하이브리드 발파의 심발부 진동은 상당히 저감된 반면 확대부의 진동은 유사한 수준을 나타내었다.
후속연구
이러한, 정밀 진동제어가 요구되는 각종 굴착공사에서 전자뇌관을 활용한 근거리 발파진동 특성의 정확한 이해는 시공성 및 경제성 향상에 크게 기여할 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
시공구간인 대관령 일대에 광범위하게 분포하고 있는 암종은?
본 시공구간인 대관령 일대에 광범위하게 분포하고 있는 암종은 쥬라기의 화강암류로 이중 흑운모화강암이 가장 넓은 분포를 보이며 각섬석-흑운모화강암은 강릉과 대관령 쪽으로 갈수록 잘 발달되어 있다.
전자뇌관을 사용한 터널발파 진동제어를 위해 필요한 사전지식은?
전자뇌관을 사용하여 근접 보안물건에 대한 터널발파 진동제어를 위해서는 근거리 발파진동 특성에 대한 이해가 필요하다. 본 논문에서는 터널발파 진동의 결정에 있어서, 심발부와 확대부의 영향을 분석하였다.
정밀 진동제어발파가 절실히 요구되고 있는데, 이를 통해 추론할 수 있는 사실은?
최근 보안물건과 근접하여 발파작업을 수행하는 사례가 증가함에 따라, 근접 진동제어에 대한 발파진동 특성의 이해를 통한 정밀 진동제어발파가 절실히 요구되고 있다. 즉, 현장의 시공성 및 경제성이 진동제어의 수준에 의하여 결정되고 있다.
참고문헌 (5)
국토해양부, 2006, "도로공사 노천발파 설계 및 시공 지침", pp. 7.
한국철도시설공단, 2012, "원주-강릉 철도건설 제10 공구 노반 신설 기타공사 실시설계 보고서", pp. 780 -781.
Geoffrey Adderley BEng.(Hons.) ACSM, 2009, "The Effect of Tunnel Blast Design on Vibration" University of Exeter, Camborne School of Mines, pp. 93-97.
Orica Mining Services, 2013, "eDev II operating manuals for tunnel electronic blasting systems", pp. 5-24.
William Reisz, Doug Bartley and Robert McClure, 2006, "Why the 8ms rule doesn't work", ISEE 2006 Volume II General Proceedings Collection, pp. 141-151.
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