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발파하중을 받는 지반의 동적 거동 수치 모델링에서 입력변수의 영향
Effects of Input Parameters in Numerical Modelling of Dynamic Ground Motion under Blasting Impact 원문보기

터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space, v.25 no.3, 2015년, pp.255 - 263  

류창하 (한국지질자원연구원 지구환경연구 본부) ,  최병희 (한국지질자원연구원 지구환경연구 본부) ,  장형수 (노아솔루션 공공사업부 공공사업1팀) ,  강명수 (한국지질자원연구원 지구환경연구 본부)

초록
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화약발파는 광업 및 토목 분야에서 암반굴착을 위한 도구로 많이 사용되는 유용한 방법이지만 주변 환경에 대해서는 종종 위해 요인으로 작용한다. 발파 설계자는 피해를 방지하고 효율을 높일 수 있는 적정 설계를 도출하기 위해 노력하며, 설계 단계에서는 시험 발파나 수치해석적 방법을 이용하여 설계의 적정성 평가를 하는 것이 일반적이다. 수치해석적 방법에서 발파와 같은 동적 하중과 그에 대한 암반의 응답 거동에 영향을 주는 많은 변수들이 입력 자료로 설정되어야 하지만, 신뢰성 있는 물성을 획득하기 어려운 설계 단계에서 입력자료를 어떻게 설정할 것인가, 결과를 어떻게 해석하고 설계에 반영할 것인가는 여전히 어려운 문제로 남아 있다. 본 논문은 화약발파를 이용하여 터널과 같은 지하공동을 굴착할 때 암석의 역학적 특성과 관련된 입력 변수들이 해석 결과에 미치는 영향 정도를 정량적으로 평가함으로써 입력 자료에 대한 중요도를 이해하고 설정지침에 도움을 제공하기 위한 목적으로 작성되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Explosive blasting is a very useful tool for mining and civil engineering applications. It, however, may cause severe environmental hazards on adjacent structures due to blasting impact. Blast engineers try to make optimum blast design to provide efficient performance and to minimize the environment...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 발파 하중 하에서의 지반의 동적 거동 평가를 위해 일반적으로 수행되는 수치해석적 방법에서, 해석에 필요한 주요 인자들이 결과에 어떠한 영향을 미치는가를 파악하고 설정 지침을 제공하는 것을 주요 목표로 하여 수행되었다.

가설 설정

  • 발파하중은 터널벽면에 작용하는 것으로 가정하였다. 실제 터널 발파의 경우 천공 및 장약, 기폭 형태에 따라서 복잡한 양상의 하중이 작용하지만, 본 논문에서는 실제 발파를 모사하기 위한 목적보다는 관련 변수들의 영향이 해석 결과에 어느 정도로 나타나는가를 파악하기 위해 가능한 단순화하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
수치해석적 접근 방법은 어떤 때에 효과적인가? 수치해석적 접근 방법은 설계의 타당성을 확인하기 위한 안정성 확보 여부와 시공 시 발생할 수 있는 다양한 환경에서의 영향 문제를 설계 단계에서 검토하는 데 효과적이다. 따라서 수치해석을 통한 설계 타당성의 근거 제시도 중요하지만, 가능한 한 다양한 조건에 대한 검토를 통하여 시공 시 발생할 수 있는 위해 요인들을 사전에 파악하는 것이 매우 중요하다.
화약발파 설계단계에서 주의해야 할 것은? 화약발파를 이용하여 터널과 같은 지하공동을 굴착할 때 고려해야 할 사안들 중 중요한 것은 주변 환경에 피해를 주지 않고 효율적인 굴착이 가능한 적정한 발파설계를 도출하는 작업이다. 그러나 설계 단계에서 발파설계의 적정성을 평가하는 것은 용이하지 않다. 시공 전 현장이 확보되지 않은 상황에서 현장 조건 그대로 평가할 수 없기 때문이다. 따라서 설계 단계에서의 적정성 평가는 시험발파나 수치해석적 방법을 사용하는 것이 최선이다. 실제 규모와는 다르더라도 소규모의 시험발파를 통해서 발파효과나 환경 위해 요인이 되는 발파진동의 발생 특성을 파악하고 적정 설계 여부를 평가하게 된다.
화약발파는 어떤 방법인가? 화약발파는 광업 및 토목 분야에서 암반굴착을 위한 도구로 많이 사용되는 유용한 방법이지만 주변 환경에 대해서는 종종 위해 요인으로 작용한다. 발파 설계자는 피해를 방지하고 효율을 높일 수 있는 적정 설계를 도출하기 위해 노력하며, 설계 단계에서는 시험 발파나 수치해석적 방법을 이용하여 설계의 적정성 평가를 하는 것이 일반적이다.
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참고문헌 (13)

  1. 류창하, 2005, 구조물에 대한 발파진동 허용규제기준분석, 화약발파, v23, n3, 1-10. 

  2. Bellendir, E. N., Klyadchenko, V. F., Kazachuk, A. I., 1991, Strength of rock mass under the intervals of loading of 102-10?6s. Journal Mining Science, v27, n2, 46-49 (in Russian). 

  3. ISEE Blaster's Handbook, 2011 International Society of Explosives Engineers, 18th ed. 1030. 

  4. MIDAS IT, 2005, MIDAS GTS Analysis Reference, Seoul, Korea. 

  5. National Highway Institute, 1991, Rock Blasting and Overbreak Control, US DOT, Publication No. FHWAHI- 92-001, 430. 

  6. Nikolaevsky, V.N., 1990, Mechanics of porous and fractured media. Singapore: World Scientific. 

  7. Qian, Q. and Qi, C., 2009, Mingyang Wang, Dynamic strength of rocks and physical nature of rock strength, Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 1(1):1-10. 

  8. Rayleigh, L., 1877, Theory of Sound (two volumes), 1954th ed., Dover Publications, New York. 

  9. Ryu, Chang-Ha, 1989, Numerical Modeling of Fragmentation in Jointed Geologic Media, Ph.D Thesis, University of Utah. 

  10. Ryu, Chang-Ha, 2004, Understanding of parameters used in distinct element modeling and suggestions for preparation of input data, Proc. of ISRM Int. Symp. 3rd ARMS, Contribution of Rock Mechanics of the New Century, v2, Y. Onish & K Aoki (eds), 1293-1296. 

  11. Starfield, A.M. and Pugliese, J.M., 1968, Compression waves generated in rock by cylindrical explosive charges: A comparison between a computer model and field measurements, Int. J. Rock Mech. and Min. Sci. and Geomech. Abstr. 5, 65-77. 

  12. Starzec, P., 1999, Dynamic elastic properties of crystalline rocks from south-west Sweden, Int. J. Rock Mech. and Min. Sci. and Geomech. Abstr. 36, 265-272. 

  13. Zhao, J., Li, H.B., Wu, M.B. and Li, T.J., 1999, Dynamic uniaxial compression tests on a granite, Int. J. Rock Mech. and Min. Sci. and Geomech. Abstr. 36, 273-277. 

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