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문제 정의
- 본 연구에서는 U형 철재장약홀더 내에 장전된 폭약이 폭굉하여 암반내에 발생되는 충격응력 및 전파과정을 수치해석적으로 검토하였다. 이러한 충격파에 의한 2자유면 암반의 파괴과정을 평가하고 U형 철재장약홀더의 진동제어 특성과 파쇄효율에 관한 비교연구를 수행하였다.
- 본 연구에서는 U형 철재장약홀더 내에 장전된 폭약이 폭굉하여 암반내에 발생되는 충격응력 및 전파과정을 수치해석적으로 검토하였다. 이러한 충격파에 의한 2자유면 암반의 파괴과정을 평가하고 U형 철재장약홀더의 진동제어 특성과 파쇄효율에 관한 비교연구를 수행하였다.
가설 설정
- 터널발파에서 심발발파 이후 발파공 상황으로 2 자유면 발파를 가정하여 그림 2와 같이 해석모델로 결정하였다. 그림 2(a)은 Model 1로서 직경 45mm 장약공 내에 플라스틱 파이프(외경 41mm, 내경 35mm, 두께 3mm)를 삽입하고 안쪽에 철 장약홀더(외경 34mm,내경 32mm 두께 1mm)를 설치하고 안쪽에 직경 35mm 폭약이 설치된 것을 가정하였다. Model 2(그림 2(b))는 두께 3mm 철재 장약홀더 사용을 제외하면 Model 1과 동일하다.
- 자유면 발파에 의한 암석 파괴과정 해석에서는 장약홀더 내 폭약의 폭발반응을 모사할 수 없기 때문에 그림 4에서 나타낸 암반 내 충격응력파를 발파원으로 적용할 필요가 있다. 그림 8은 터널발파에서 심발발파 이후 장약공 상황으로 2자유면 발파를 가정한 모델로 최소저항선은 500mm를 적용하였다. 표 2는 동적파괴과정해석의 입력값으로 적용한 암반의 물성이다.
- 특히 암석의 미시구조는 극히 불균질하지만 이것은 강도와 탄성계수의 불균일성으로 모사할 수 있다. 단, 파괴의 과정해석에서는 강도 불균일성의 영향에 비해서 탄성계수의 불균일성의 영향이 적으므로 강도만을 불균일성으로 가정한다. 균열 선단 과정 영역을 유한한 강도를 가진 균열면으로 가정하여 취급하면 과정영역의 역학특성은 균열면의 개구변위와 결합력의 관계, 즉 인장연화곡선으로써 표현이 가능하다.
- 터널발파에서 심발발파 이후 발파공 상황으로 2 자유면 발파를 가정하여 그림 2와 같이 해석모델로 결정하였다. 그림 2(a)은 Model 1로서 직경 45mm 장약공 내에 플라스틱 파이프(외경 41mm, 내경 35mm, 두께 3mm)를 삽입하고 안쪽에 철 장약홀더(외경 34mm,내경 32mm 두께 1mm)를 설치하고 안쪽에 직경 35mm 폭약이 설치된 것을 가정하였다.
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