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디커플링 조건 및 폴리머 겔 적용에 따른 발파공 발파위력 영향에 관한 수치해석 연구
Study on Blast Effects of Decoupling Condition and Polymer Gel Coupling in Single Blast Hole by Numerical Analysis 원문보기

화약·발파 = Explosives & blasting, v.36 no.2, 2018년, pp.1 - 9  

고영훈 (전남대학교 에너지자원공학과) ,  정승원 (전남대학교 에너지자원공학과) ,  양형식 (전남대학교 에너지자원공학과)

초록
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폴리머 겔의 발파 효과를 평가하기 위해 AUTODYN을 이용한 단일 발파공 모델 시뮬레이션을 수행하였다. 발파공 내부 에멀젼 폭약과 공벽간의 채움재는 공기와 폴리머 겔을 적용하여 서로 결과를 비교하였으며, 디커플링 지수 1.0인 밀장전과 디커플링 지수 1.25, 1.56에 대해 각각 해석하였다. 폴리머 겔의 발파 효과 평가를 위한 기준은 밀장전 case를 기준으로 하였다. 해석 결과로서 석회석 모델의 파쇄 및 균열 발생에서 공기보다 폴리머 겔 적용의 경우가 높은 파쇄 정도를 나타냈고, 지정 게이지에서의 최고압력 또한 공기의 경우보다 폴리머 겔 적용이 높은 수치를 보였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, AUTODYN blasting simulation of single blast hole were conducted to evaluate the blasting effects of Polymer Gel. The coupling mediums used as the filling material around an explosive charge were air and gelatin. each simulation case was D I(decoupling index) 1.0, 1.25, 1.56 with air o...

주제어

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  • AUTODYN 해석을 위한 단일 발파공 모델의 전체 단면은 1000×1000mm 크기의 석회석 암반 모델을 구성하였고, 중앙의 발파공 직경은 50mm로 하였다. 밀장전의 경우를 제외한 디커플링 장약의 경우 약경 32mm와 40mm로 가정하여 적용하였으며, 폭약과 발파공벽의 공간에 채움재로서 공기와 폴리머 겔을 적용하였다(Table 4).
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
V-Cut의 높은 발파효율 위해 필요한 조치는 무엇인가? V-Cut의 높은 발파효율을 위해서는 발파공 공저부의 충분한 파괴가 이루어져야 하고 이를 위해 밀장약이 요구되지만 카트리지 화약의 경우 밀장약이 완전히 되지 못하여 약포와 발파공 사이에 공간이 생겨 발파효율이 저하되는 원인 중 하나이다.
전체 발파 단면 중 심발부 발파에서 가장 크게 작용하는 요인은 무엇인가? 즉, 터널 굴착 방향으로의 막장면만이 자유면으로 존재하며 심발부 발파를 통해 이후 확대 발파에 대한 2차 자유면을 형성하게 된다. 그 결과 전체 발파 단면 중 심발부 발파에서 암반의 구속력이 가장 크게 작용하며 이는 전체 터널 발파의 성공 여부를 결정짓는 중요한 과정으로서 효과적인 암석의 파쇄를 위해 많은 화약이 집중적으로 사용되고 있다. 이에 따라 전체 발파 중 심빼기 발파에서 큰 진동을 나타내기도 하며 심발부 심빼기 방법을 적절히 조절하여 발파효율을 증가시키는 것이 전체 터널발파에서의 진동을 저감시키는 방편 중 하나라 할 수도 있다.
V-Cut 공법의 단점은 무엇인가? V-Cut 공법은 터널 중앙을 중심으로 약 60°의 경사공을 터널 굴진 방향으로 천공하고 집중장약을 통해 심발을 V 모양으로 형성하는 방법으로 시공이 간단하여 단공뿐 아니라 장공발파에서도 활용하고 있다. 그러나 V-Cut을 적용하는데 있어서 공저부에 밀장약이 이루어지지 못하고 경사공의 공저간격이 너무 넓거나 엇갈리게 되어 발파효율이 저하되며, 장공에서는 자유면에서의 공 간격이 너무 넓어 종종 발파 실패의 원인이 된다(김동현외, 2007).
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참고문헌 (15)

  1. 김동현, 이상필, 이훈연, 이태노, 전석원, 2007, 터널 심발발파공법 SAV-Cut(Stage Advance V-Cut)의 특징 및 현장적용 사례연구, 화약.발파 제 25권 제1호, pp. 31-43. 

  2. 고영훈, 김승준, Khaqan Baluch, 양형식, 2017, 트라우즐 연주시험과 수치해석에 의한 전색 매질별 발파효과 영향에관한 연구, 화약.발파 제 35권 제4호, pp. 31-43 

  3. Chanakya Nariseti, 2013, Quantification of Damage in Selected Rocks due to Impact with Tungsten Carbide Bits, Masters Thesis, University of Toronto, United states of America. 

  4. Antoun, T., E. Herbold and S. Johnson, 2012, Dynamic behavior of sand: Annual Report FY 11, Lawrence Livermore National Laboratory. 

  5. Hamilton, E. L., 1969, Sound velocity and related properties of marine sediments, North Pacific, J Geophy Res, 75.23, pp. 4423-4445. 

  6. Bohloli, B., G. Gustafson and B. Ronge, 2001, A laboratory study on reducing the quantity of rock fines at failure: application to rock blasting and crushing, Bull Eng Geol Env 60, pp. 271-276. 

  7. Zheming Z., X. Heping, M. Bibhu, 2008, Numerical investigation of blasting-induced damage in cylindrical rocks, International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 45, pp. 111-121. 

  8. Cook, J. R., R. R. Bouchard and S. Y. Emelianov, 2011, Tissue-mimicking phantoms for photo acoustic and ultrasonic imaging, Biomedical Optics Express 2.11, 3193-3206. 

  9. Yoon, G. H., J. S. Mo, K. H. Kim, C. H. Yoon and N. H. Lim, 2015, Investigation of bullet penetration in ballistic gelatin via finite element simulation and experiment, J Mech Sci Tech, 29.9, pp. 3747-3759. 

  10. Huang, Y., 2015, Determining the equation of state (EOS) for ballistic gelatin, US Army Research Laboratory (ARL-TR-7467), pp. 22. 

  11. Awoukeng, G. A., L. Taddei, F. Tostain and S. Roth, 2014, Investigations of impact biomechanics for penetrating ballistic cases, Bio-med Mater Eng, 24.6 pp. 2331-2339. 

  12. Chanakya Nariseti, 2013, Quantification of Damage in Selected Rocks due to Impact with Tungsten Carbide Bits, Masters Thesis, University of Toronto, United states of America. 

  13. Mon, S. P. : Development of Super Water Absorbent and its Application for Agricultural Use. Rural Development Administration, Korea, pp. 1-70 (1996) 

  14. Choudhary, M. I., Shalaby, A. A. and Al-Omran, A. M. : Water holding capacity and evaporation of calcarious soils as affected by four synthetic polymers, Communications in Soil Science and Plant Analysis, Vol. 26, No. 13-14, pp. 2205-2215 (1995) 

  15. Hakan Hansson, 2009, Determination of properties for emulsion explosives using cylinder expansion tests and FEM simulation, Lulea University of Technology, Sweden, Swebrec Report pp. 26(2009:1) 

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