측상구조를 갖는 다변성 지반에서 시행된 3개소 24회의 시험발파로부터 획득한 발파진동 데이터를 지층단면도와 연계하여 제어가 불가능한 지반 특성으로 인한 발파진동 영향을 분석하였다. 화산쇄설층인 클링커층이 불규칙하게 반복되는 층상구조에 대한 발파공학적 경험과 자료의 부족 등으로 충분한 검토가 이루어지지 않은 비효율적인 발파가 이루어지고 있다. 시험발파 지역 내 클링커층의 N값은 매우 다양한 범위로 나타나 정량화하기 매우 어렵다. 그리고 현장의 전체 발파진동 추정식(SRSD)은 감쇠지수 n의 절대값이 설계지침보다 작게 나타나 발파진동이 멀리 전파되었으며, 발파진동상수 K와 감쇠지수 n이 상대적으로 매우 작은 값을 보인 시험발파. 1의 진동특성을 지층단면도로부터 유추한 결과, 연암층 하부에 접한 클링커층 인근까지 발파천공이 진행되어 발파 시 하부에 넓게 분포하고 있는 클링커층으로 폭발 가스압이 손실되었을 것으로 판단된다. 이로 인해 암파쇄량도 절반정도로 감소하였다. 그리고 현장의 주주파수 대역은 일반적인 구조물의 고유 주파수 대역과 유사한 저주파수 대역으로 확인되었다.
측상구조를 갖는 다변성 지반에서 시행된 3개소 24회의 시험발파로부터 획득한 발파진동 데이터를 지층단면도와 연계하여 제어가 불가능한 지반 특성으로 인한 발파진동 영향을 분석하였다. 화산쇄설층인 클링커층이 불규칙하게 반복되는 층상구조에 대한 발파공학적 경험과 자료의 부족 등으로 충분한 검토가 이루어지지 않은 비효율적인 발파가 이루어지고 있다. 시험발파 지역 내 클링커층의 N값은 매우 다양한 범위로 나타나 정량화하기 매우 어렵다. 그리고 현장의 전체 발파진동 추정식(SRSD)은 감쇠지수 n의 절대값이 설계지침보다 작게 나타나 발파진동이 멀리 전파되었으며, 발파진동상수 K와 감쇠지수 n이 상대적으로 매우 작은 값을 보인 시험발파. 1의 진동특성을 지층단면도로부터 유추한 결과, 연암층 하부에 접한 클링커층 인근까지 발파천공이 진행되어 발파 시 하부에 넓게 분포하고 있는 클링커층으로 폭발 가스압이 손실되었을 것으로 판단된다. 이로 인해 암파쇄량도 절반정도로 감소하였다. 그리고 현장의 주주파수 대역은 일반적인 구조물의 고유 주파수 대역과 유사한 저주파수 대역으로 확인되었다.
By comparing test blasting data experimented in three layered-structure polymorphic grounds to a geological profile, influence of blast vibration with respect to uncontrollable ground characteristics was analyzed. Inefficient blast have been performed without sufficient verifications or confirmation...
By comparing test blasting data experimented in three layered-structure polymorphic grounds to a geological profile, influence of blast vibration with respect to uncontrollable ground characteristics was analyzed. Inefficient blast have been performed without sufficient verifications or confirmations because insufficiencies with regard to experiments and data of blasting engineering on the layered structures to be irregularly repeated clinker layer consisted of volcanic clastic zones. It is difficult to quantify N values of clinkers within test blasting region because they have diverse ranges, or coverages. An absolute value of attenuation coefficient N in a field, estimated by blasting vibration predictive equation (SRSD), are lesser than criteria of a design instruction, meaning that vibrations caused by blast can spread far away, and the vibrational characteristics of blasting test No.1, indicating relatively small values, inferred by the geological profile, pressures of gas by the explosion may be lost into a widely distributed clinker layers by penetrating holes resulted from blast into vicinity of clinker layers located in bottom of soft rock layers at the moment of blast. As a result, amounts of spalling rocks are decreased by almost half. Also, ranges of primary frequencies in the fields are identified as similar to those of natural frequency of typical structures.
By comparing test blasting data experimented in three layered-structure polymorphic grounds to a geological profile, influence of blast vibration with respect to uncontrollable ground characteristics was analyzed. Inefficient blast have been performed without sufficient verifications or confirmations because insufficiencies with regard to experiments and data of blasting engineering on the layered structures to be irregularly repeated clinker layer consisted of volcanic clastic zones. It is difficult to quantify N values of clinkers within test blasting region because they have diverse ranges, or coverages. An absolute value of attenuation coefficient N in a field, estimated by blasting vibration predictive equation (SRSD), are lesser than criteria of a design instruction, meaning that vibrations caused by blast can spread far away, and the vibrational characteristics of blasting test No.1, indicating relatively small values, inferred by the geological profile, pressures of gas by the explosion may be lost into a widely distributed clinker layers by penetrating holes resulted from blast into vicinity of clinker layers located in bottom of soft rock layers at the moment of blast. As a result, amounts of spalling rocks are decreased by almost half. Also, ranges of primary frequencies in the fields are identified as similar to those of natural frequency of typical structures.
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문제 정의
발파진동의 영향요인인 지반조건을 확인하기 위해 시험발파 현장의 지반조사보고서를 검토하였다. Fig.
본 연구에서는 생성기원에 의해 불규칙한 층상구조를 가지고 있는 제주지역의 다변성 지반에서 시행된 3개소의 시험 발파 진동특성을 동일 사업지구의 지층단면도와 연계하여 다변성 층상구조로 인한 발파진동추정식의 발파진동상수 K와 감쇠지수 n에 대한 영향과 발파진동 주파수 그리고 발파의 목적인 암파쇄에 미치는 영향을 분석하였다.
Lee and Kim (2016)은 생성기원에 의해 현무암층과 클링커층이 불규칙하게 반복되는 층상구조인 다변성 지반에 대해 설명하고, 시험발파 결과를 국내 설계지침과 비교하여 평가하였다. 본 연구에서는 이 연구를 보다 더 세밀하게 보완하고 확장하였다.
제안 방법
현행 국내의 노천발파 설계는 건교부(2006)의 도로공사 노천 발파 설계·시공 지침에 의해 설계가 이루어지고 있으며 설계 발파진동 추정식을 Eq. (1)과 같이 제시하여 설계단계에서 발파영향권, 시험발파 및 본 발파에 이루기까지 비교적 상세한 가이드라인을 제시하였다. 시험발파에 의한 30개 이상의 발파진동 계측결과를 분석하여 현장여건을 반영한 신뢰도 95% 수준의 발파진동 추정식을 Eq.
2, 3 : 일반발파(10공→6공) → 중규모진동제어발파(10공→6공) → 규모진동제어발파(10공→6공) → 정밀진동제어발파(10공→6공)의 순으로 진행되었으며, 일반발파는 발파시 클링커층을 피하기 위해 응용패턴-1을 적용하여 천공장 4.5 m로 경사천공(70°)을 실시하였다.
Ⅱ발파도 Type.Ⅴ까지 순차적으로 진행되는 발파로 인한 암파쇄에 발파에너지가 어느정도는 기여를 했을 것으로 사료되어 네 가지 타입의 시험발파에 대한 파쇄입경별 암파쇄량비를 산출하는 산술평균에 적용하였다. 따라서 BT.
다변성 지반에서의 발파 진동 특성을 파악하기 위해 형성기원에 의해 클링커층과 암반층이 불규칙한 패턴으로 반복되는 층상구조를 갖는 지반에서 시행된 3개소 24회의 시험발파로부터 발파진동데이터를 획득하고 주변지역의 지층단면도를 참조하여 발파진동의 전파특성을 분석하였다.
대상 데이터
본 시험발파 위치는 제주 서부지역에 위치한 현장으로서 인근 보안물건의 영향범위를 고려한 3개의 시험발파(BT. 1, 2 3) 위치에서 각각 8회의 발파를 실시하여 총 24회의 시험발파를 진행하였으며, 발파진동 계측을 위하여 11기의 계측기를 설치하였다. 시험발파는 Fig.
시험발파는 표준발파공법 Ⅱ(정밀진동제어발파), Ⅲ(소규모진동제어발파), Ⅳ(중규모진동제어발파), Ⅴ(일반발파)를 적용하였으며 시험발파 제원은 Table 1과 같다. 그리고 시험발파 수행 순서는 BT.
이론/모형
본 현장에서 SRSD로 추정된 진동식의 결정계수(Coefficient of Determination) R2은 0.842이고 CRSD로 추정된 진동식의 R2은 0.855로 유사한 수준이며, 당 시험발파 현장은 부지정지 작업으로 인해 암반이 노출된 상태이며 지반조사 시와 조금 다르게 지형고가 약 4 m내외로 고저차가 크지 않고, 건설교통부(2006)의 설계 발파진동 추정식(V = K(SD)n = 200(D/\(\sqrt W \) )-1.6 )과 비교하기 위해 SRSD 기법으로 추정된 발파진동 추정식을 사용하였다. 세 개의 시험발파에 의한 신뢰수준 95%의 발파진동 추정식들은 Table 2와 같다.
성능/효과
(1) 시험발파 지역 내 클링커층의 N치 값은 2회/30 cm ~ 50회/5 cm 범위를 보이는데, 암괴로 구성된 구간을 제외하고 측정된 N값은 암편들 간의 공극 차이에 따라 매우 높은 값을 나타내거나 매우 낮은 값으로 측정되기도 하므로 표준관입시험(SPT)에 의한 N값으로부터 이론적・경험적인 방법으로 클링커층의 역학적 특성을 정량화하기에는 무리가 있다.
(2) 시험발파를 통해 얻은 총 177개의 발파진동데이터를 분석한 결과, 현장의 발파진동 추정식은 자승근 환산거리(SRSD)를 적용시킨 경우 V95% = 161.13(SD)-1.324(R=0.917, S.E=0.197) 로 추정되어, 감쇠지수 n의 절대값이 1.32로 설계지침 1.6보다 작게 나타나 발파진동이 멀리 전파되고 감쇠가 적다는 것을 알 수 있다.
(3) 발파진동상수 K와 감쇠지수 n이 세 개소의 시험발파(BT. 1, 2, 3)에서 상대적으로 매우 작은 값은 보인 BT. 1(K: 29.
1, 2, 3)에서 상대적으로 매우 작은 값은 보인 BT. 1(K: 29.13, n: 0.93)의 진동특성을 지층단면도로부터 유추한 결과, 연암층 하부에 접한 클링커층 인근까지 발파천공이 진행되어 발파 시 하부에서 넓게 분포하고 있는 클링커층으로 폭발 가스압이 손실된 것으로 판단된다.
1의 지표 지반고가 EL. 142 m로 지표가 약 2 m 이상 낮아졌고, 본 연구의 시험발파 패턴에 의한 수직 천공길이는 2.0~4.2 m로 실시되어 심도 약 4.5 m의 연암층과 하부 클링커층의 경계면에 인접한 지점까지 천공이 이루어졌을 것으로 예상되며 이로 인해 연암층 아래 넓게 분포하는 클링커층으로 폭발 가스압이 손실되어 비효율적인 발파가 이루어진 것으로 판단된다.
24회의 시험발파로부터 획득한 자료를 SRSD 기법으로 분석한 현장 발파진동 추정식의 상관계수는 R=0.917로 높은 상관관계를 갖는 것으로 분석되었고, 건설교통부(2006)의 지침에 의한 설계 발파진동 추정식과 비교하여 시험발파 현장의 발파진동 반응특성을 확인하였다. 현장 발파진동 추정식의 감쇠지수 n값의 절대값이 1.
1과 BT. 3의 입경별 파쇄량을 평균값으로 적용한 결정계수 R2=0.95인 직선 회귀식으로부터 현장의 암반유용을 위한 2차 소할물량을 암파쇄입경 30 cm를 초과하는 암으로 정하여 산출해 보면 암파쇄입경 30 cm이하는 29%이고 2차 소할물량은 71%가 된다. 다시 이중 암파쇄입경 30~60 cm는 36%이고 대괴에 해당하는 암파쇄입경 60 cm이상은 35%로 추정된다.
4 m (TCR: 85%, RQD: 60%) 후 보통암(TCR: 90%, RQD:85%)이 형성되어 있다. 결과적으로 시추공 B-19를 제외하고 나머지 시추공에서 클링커층이 확인되었으며 심도 13 m이내에서 1회 또는 2회가 출현하고 층의 두께가 1.0~5.0 m이상으로 형성되어 있어 층서적으로 매우 불규칙한 분포 특성을 보이고 있다.
Ⅱ까지 이루어졌다. 네 가지 타입의 시험발파에 대한 전체 파쇄입경별암파쇄량비는 파쇄입경 30 cm이하에서는 암파쇄량이 43%이고 파쇄입경 50 cm이하의 암파쇄량은 86%로 나타났다.
본 연구의 시험발파 지역은 제주특별자치도 서귀포시 안덕면 일원이며, 기반암의 특징을 파악하기 위해 한국지질자원연구원 지질정보시스템에서 제공하는 지질도를 확인한 결과 Fig. 1과 같이후기 화산활동시기 화산암인 왕이매조면현무암(QwBT)으로 조사되었다.
시험발파 현장 내 3개의 장소에서 24회에 걸쳐 시행된 시험발파를 통해 얻어진 총 177개의 발파진동데이터를 전산 처리한 결과, 자승근 환산거리(SRSD)를 적용한 경우 V95% = 161.13(SD) -1.324(상관계수 R: 0.917, 표준오차 S.E: 0.197)로 신뢰수준 95%에서 추정되었고, 삼승근 환산거리(CRSD)를 적용한 경우는 V95% = 326.73(SD) -1.446 (R: 0.925, S.E: 0.188)로 신뢰수준 95%에서 추정되었다.
후속연구
따라서, 시험발파에 의한 제주지역의 주파수가 비교적 저층 구조물의 고유주파수와 유사한 5~20 Hz의 범위의 저주파수 대역에서 주로 발생하고 있어 발파로 인한 진동이 지속적으로 발생될 경우 주변 구조물들에 큰 영향을 미칠 수 있을 것으로 판단되어 주의가 요구된다.
또한, 화산쇄설층을 이루고 있는 클링커(Clinker) 또는 스코리아 (Scoria)층의 층상구조는 수차례의 화산활동에 의한 결과이며, 제주지역의 층상구조에 의한 다변성 지반 특성을 파악하기 위해서는 클링커와 스코리아의 특성 대한 이해가 필요하다. Fig.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
실험지역인 제주도의 암반은 어떻게 나타나는가?
제주지역의 암반은 화산활동에 의한 용암분출로 형성된 화산분출암과 화산폭발에 의해 형성된 화산쇄설암이 있으며, 용암과 용암사이에 퇴적암도 나타난다. 시추조사에 의하면 제주도 동부는 해수면 하부로 150 m까지, 서부지역은 해수면 하부 50~70 m까지 현무암이 차지하고 있고, 그 밑으로는 서귀포층과 미고결퇴적층(U 층)이 더 깊은 곳에는 중생대 화강암과 용결응회암(Welded tuff)이 분포하고 있다.
폭원의 특성을 결정짓는 중요한 요소는 무엇인가?
두 번째는 암반특성으로서 이는 폭원이 일으킨 지반진동을 전달하는 매질, 즉 암반과 관련된 성질을 말한다. 폭원의 특성을 결정짓는 중요한 요소로는 폭약의 종류, 장약의 위치, 지발시간 및 순서 등이 있다. 암반의 특성을 결정짓는 중요한 요소로는 암반의 종류 및 상태, 전파경로 상의 불연속면의 상태 및 조건 등이 있다.
폭원특성이란 무엇인가?
, 1994)을 결정하는 요소에는 크게 두 가지가 있다(ISEE, 1998). 첫 번째는 폭원특성으로서 이는 지반진동을 일으키는 요인에 해당하는 소스(source)와 관련된 성질을 말한다. 두 번째는 암반특성으로서 이는 폭원이 일으킨 지반진동을 전달하는 매질, 즉 암반과 관련된 성질을 말한다.
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