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고위력 폭약의 석회암 내 장약공 폭발에 의한 지반진동 전파특성에 관한 연구

Propagation Characteristics of Ground Vibration Caused by Blast Hole Explosion of High Explosives in Limestone

  • 김경규 (전북대학교 공과대학 에너지저장.변환공학대학원) ;
  • 신찬휘 (전북대학교 공과대학 에너지저장.변환공학대학원) ;
  • 김한림 (전북대학교 공과대학 토목/환경/자원.에너지공학부) ;
  • 양주석 (국방과학연구소) ;
  • 배상호 (국방과학연구소) ;
  • 윤경재 (국방과학연구소) ;
  • 조상호 (전북대학교 공과대학 에너지저장.변환공학대학원)
  • 투고 : 2023.12.11
  • 심사 : 2023.12.27
  • 발행 : 2023.12.31

초록

최근 연구시설 및 자원개발 등의 목적으로 지하공간 활용이 증가하고 있으며, 저심도 암반을 넘어 고심도 암반에 대한 개발이 증가하고 있다. 고심도 지하공간 개발은 높은 응력과 높은 온도 조건에서의 암반의 안정성을 고려해야 한다. 고심도의 경우 암반 구조와 불연속면의 상태 등이 안정성에 영향을 미칠 뿐만 아니라 지진 및 굴착을 위한 암반발파에 의한 지반진동 전파가 지하공동의 응력변화를 발생시켜 암반의 안정성에 영향을 미치게 된다. 발파공학 측면에서 지반진동을 예측하는 방법은 실측 데이터를 바탕으로 통계학적 회귀분석을 통한 경험적 회귀모형과 수치해석적 방법이 사용되고 있다. 본 연구에서는 단일공 발파에 의한 폭발압력 전파특성과 지반진동 전파특성에 대한 경험적 회귀모형을 획득하기 위하여 실험적 방법을 통해 연구를 수행하였다.

Recently, the utilization of underground space for research facilities and resource development has been on the rise, expanding development from shallow to deep underground. The establishment of deep underground spaces necessitates a thorough examination of rock stability under conditions of elevated stress and temperature. In instances of greater depth, the stability is influenced not only by the geological structure and discontinuity of rock but also by the propagation of ground vibrations resulting from earthquakes and rock blasting during excavation, causing stress changes in the underground cavity and impacting rock stability. In terms of blasting engineering, empirical regression models and numerical analysis methods are used to predict ground vibration through statistical regression analysis based on measured data. In this study, single-hole blasting was conducted, and the pressure of the blast hole and observation hole and ground vibration were measured. Based on the experimental results, the blast pressure blasting vibration at a distance, and the response characteristics of the tunnel floor, side walls, and ceiling were analyzed.

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과제정보

이 논문은 2020년 정부(방위사업청)의 재원으로 국방과학연구소의 지원을 받아 수행된 연구임(UE201046GD).

참고문헌

  1. 김경규, 민경조, 신찬휘, 김한림, 양주석, 윤경재, 김정규, 조상호, 2021, 카본저항을 활용한 중.고속 충격압력측정 시스템 개발, 한국군사기술학회 종합학술대회
  2. 민경조, 김영근, 신찬휘, 조상호, 2023, 파라핀 지관 구조체를 활용한 Air-Deck 발파공법의 지반진동 저감특성에 관한 연구, 화약발파, Vol. 41, No. 1, pp. 32-45.
  3. 박승훈, 권상기, 이창수, 이재원, 윤석, 김건영, 2020, 고심도 암반의 스폴링 평가에 대한 사례 분석 및 광주 스폴링 모델링. 터널과 지하공간, Vol. 30, No. 2, pp. 109-135.
  4. 최병희, 류창하, 2015, 발파진동 및 발파소음의 측정 및 자료처리. 화약발파, Vol. 33, No. 3, pp. 29-50.
  5. 홍승호, 윤욱, 1986, 수치지질도_5만축척_송정, 한국동력자원연구소.
  6. Ainalis, D., Kaufmann, O., Tshibangu, J. P., Verlinden, O., Kouroussis, G., 2017, Modelling the source of blasting for the numerical simulation of blast-induced ground vibrations: a review, Rock mechanics and rock engineering, Vol. 50, pp. 171-193. https://doi.org/10.1007/s00603-016-1101-2
  7. Cunningham, C., 2006, Concepts of blast hole pressure applied to blast desgin, Fragblast, Vol. 10, No. 1-2, pp. 33-45. https://doi.org/10.1080/13855140600852977
  8. Davies, F. W., Smith, E., Delacruz, C., 1997, The measurement of detonation waves in composite explosives, In Proceedings of the annual symposium on explosives and blasting research, pp. 145-160.
  9. Duvall, W. I., Petkof, B., 1959, Spherical propagation of explosion-generated strain pulses in rock, USBMRI 5483, pp.1-20.
  10. Ghosh, A., Daemen, J. J., 1983, A simple new blast vibration predictor (based on wave propagation laws), 24th US Symp. on Rock Mech., Texas, pp.151-157.
  11. Ginsberg, M. J., Asay, B. W., 1991, Commercial carbon composition resistors as dynamic stress gauges in difficult environments, Review of scientific instruments, Vol. 62, No. 9, pp.2218-2227. https://doi.org/10.1063/1.1142340
  12. Kahriman, A., 2002, Analysis of ground vibrations caused by bench blasting at can open-pit lignite mine in Turkey, Environmental Geology, Vol. 41, pp.653-661. https://doi.org/10.1007/s00254-001-0446-2
  13. Langefors, U., Kihlstrom, B., 1963, The modern technique of rock blasting, 3rd. ed., John Wiley & Son Inc., New York, pp.285-288.
  14. Lu, W., Yang, J., Chen, M., Zhou, C., 2011, An equivalent method for blasting vibration simulation, Simulation Modelling Practice and Theory, Vol. 19, No. 9, pp,2050-2062. https://doi.org/10.1016/j.simpat.2011.05.012
  15. Nie, S., 1999, Borehole Pressure in Blast Holes: Measurements in Granite Blocks Versus Estimations.
  16. Mesec, J., Kovac, I., Soldo, B., 2010, Estimation of particle velocity based on blast event measurements at different rock units, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Vol. 30, No. 10, pp.1004-1009. https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2010.04.011
  17. Rai, R., Singh, T. N., 2004, A new predictor for ground vibration prediction and its comparison with other predictors, Indian journal of engineering & materials sciences, Vol. 11, No. 3, pp.178-184.
  18. Rosenberg, Z., Ginzburg, A., Ashuach, Y., 2007, More on commercial carbon resistors as low pressure gauges, International journal of impact engineering, Vol. 34, No. 4, pp.732-742. https://doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2006.02.006
  19. Taylor, N. E., Braithwaite, C. H., Morley, M. J., Chapman, D. J., Proud, W. G., 2009, Explosive-Rock Interactions; Experimental Study, In AIP Conference Proceedings , Vol. 1195, No. 1, pp.1139-1142.
  20. Wang, X., Li, J., Zhao, X., Liang, Y., 2022, Propagation characteristics and prediction of blast-induced vibration on closely spaced rock tunnels, Tunnelling and Underground Space Technology, 123, 104416.
  21. Yamin, G. A., 2005, Field measurements of blast induced damage in rock, Ph. D Thesis, University of Toronto, Canada
  22. Zhao, H. B., Long, Y., Li, X. H., Lu, L., 2016, Experimental and numerical investigation of the effect of blast-induced vibration from adjacent tunnel on existing tunnel, KSCE Journal of Civil Engineering, Vol. 20, No. 1, pp.431-439. https://doi.org/10.1007/s12205-015-0130-9