Effect of blast-induced vibration on a tunnel

발파진동이 터널구조물에 미치는 영향

In urban areas, it is very often to excavate ground adjacent to existing structures for the construction of new buildings. Deformation and vibration induced by such construction activities may cause damages to the existing structures and petitions from citizens. To secure safety of the existing structures, particularly of tunnels, establishment of general guidelines on vibration have been crucial concerns, although some institutions have their own guidelines which are not generally accepted. This study aims establishing guidelines for tunnel safety due to blast-induced vibration. Numerical methods are adopted for this study. Blast load equation proposed by International Society of Explosive Engineers (2000) is used to decide detonation pressure. Analysis models were obtained from the construction cases of Seoul Metros. By performing dynamic numerical analysis, vibration velocity of an existing tunnel is evaluated. The numerical results are verified by comparing with the field measurement data obtained in excavation sites adjacent to an existing tunnel. Based on the results vibration safety zone is proposed. Influence circle for vibration velocity is drawn and the area not exceeding the allowable vibration velocity is established.

도심지내 굴착공사는 기존 지하구조물의 근접시공의 시계가 증가하는 추세이다. 근접시공에 따른 터널의 안정성은 가이드라인이 제시되어 있으나, 굴착공사에서 유발되는 발파신동이 터널구조물에 미치는 영향에 대한 연구는 미미한 실정이다. 본 연구는 국내외의 터널 안전영역 기준과 발파진동의 허용기준을 검토하고 진동가이드라인을 추정하기 위하여 수치해석적인 방법을 사용하여 수행하였다. 해석에 사용된 발파하중은 이론식인 International Society of Explosive Engineers(2000) 제안식을 이용하여 폭굉압력(detonation pressure)을 산정하였고 해석 모델은 서울지하철을 대상으로 하였다. 실제발파현장에 인접한 지하철 구간의 진동계측치를 수치해석결과와 비교하여 수치해석의 적정성을 검토하였다. 동적수치해석 결과 라이닝의 절점에 작용하는 진동속도의 영향원으로부터 허용값을 만족하는 영역을 제시하였다.