Numerical Study on Ground Vibration Reduction and Fragmentation in a Controlled Blasting Utilizing Directional U Shape Charge Holder

It is necessary to minimize ground vibration and noise due to blasting work in urban environment. The blast induced ground vibration and noise are generally generated by a portion of detonation energy, where most of the energy is utilized for rock breakage and movement of rock mass. Recently a blast method utilizing U-shaped steel charge holder was suggested to reduce the ground vibration without decreasing destructive power toward the free surface. In this study, single hole blasting utilizing U-shaped steel charge holder were simulated and the stress waves caused by the detonation of explosives were monitored using AUTODYN software. In order to examine the fragmentation efficiency of the U-shaped steel charge holder, one free face blasting models which adapt the blast induced stress waves were simulated by dynamic fracture process analysis (DFPA) code. In addition, the general blasting models were also simulated to investigate the fragmentation effectiveness of the U-shaped steel charge holder in rock blasting.

U형 장약홀더를 이용한 발파공법에서 지반진동 저감특성 및 파괴효율에 관한 수치해석적 연구

도심지나 보안건물과 근접한 곳에서 폭약을 사용하는 발파작업이 수행되는 경우 지반진동 및 소음의 영향을 최소화 시킬 필요가 있다. 이러한 지반진동과 소음은 암반의 천공내에 장전된 폭약이 기폭되며 주변 암반을 파괴하고 남은 일부 충격에너지에 의하여 발생된다. 최근 천공 내 U형 철재장약홀더를 삽입하여 충격파의 전파방향을 제어하여 자유면방향으로 파쇄효과를 유지하며 암반 내로 전파하는 충격진동을 감쇄시키는 발파 공법이 제안되었다. 본 연구에서는 U형 철재장약홀더를 적용한 암반발파에서 충격파의 전파특성을 파악하기 위하여, AUTODYN 소프트웨어를 이용하여 장약홀더 내 장전된 폭약의 폭굉을 모사하고 주변암반에 전달된 충격파를 측정하였다. 또한 장약홀더 발파의 암파쇄 효과를 파악하기 위하여 동적파괴과정해석코드인 DFPA(Dynamic Fracture Process Analysis)를 적용하여 장약홀더를 이용한 장약조건을 고려한 2자유면 발파를 모사하였다. 일반발파의 장약조건을 고려한 충격파 발생 및 파괴과정해석을 추가적으로 수행하여 장약홀더의 암파쇄효과를 비교하였다.