An Experimental and Numerical Study on the Stemming Effect of a Polymer Gel in Explosive Blasting

In this study, several concrete-block blast tests and AUTODYN numerical analyses were conducted to analyze the effects of different stemming and coupling materials on explosion results. Air, sand, and polymer gel were used as both the stemming and coupling materials. The stemming and coupling effects of these materials were compared with those of the full-charge condition. Soil-covered or buried concrete blocks were used for field crater tests. It was found from the concrete block tests and numerical analyses that both the crater size and the peak pressure around the blast hole were higher when the polymer gel was used than when the sand and the decoupling condition were used. The numerical analyses revealed the same trend as those of the field tests. Pressure peaks in concrete block models were calculated to be 37, 30, and 16 MPa, respectively, for the cases of the polymer gel, sand, and no stemming and decoupling condition. The pressure peak was 52 MPa in the case of full-charge condition, which was the highest pressure. But the damage area for the case was smaller than that obtained from the use of polymer gel. Full-charge was also used as a reference test.

화약발파에서 폴리머 겔의 전색효과에 관한 실험적 및 수치해석적 연구

본 연구에서는 콘크리트 블록발파 실험과 AUTODYN 수치해석을 통해 몇 가지 전색제 및 충전재가 폭발결과에 미치는 효과를 분석하였다. 전색제와 충전재는 공기, 모래, 폴리머 겔을 이용하였다. 이들 재료들의 전색효과 및 충전효과는 밀장전 조건의 경우와 비교하였다. 매립된 콘크리트 블록을 사용하여 현장 누두공 시험을 실시하였다. 콘크리트 블록 실험 및 수치해석 결과 폴리머 겔을 사용한 경우가 모래 및 디커플링의 경우에 비해 누두공의 크기와 발파공 주위의 최대압력이 더 크게 나타나는 것을 확인하였다. 또한, 수치해석 결과는 현장시험 결과와 잘 일치하는 경향을 보여주었다. 주변암반 중에서 계산된 최대압력은 폴리머 겔, 모래, 무전색 및 디커플링 조건일 때 각각 37, 30, 16 MPa로 나타났다. 수치해석 모델 내 밀장전 시 최대 압력은 52 MPa로 가장 높게 나타났다. 그러나 손상영역의 크기는 폴리머 겔을 사용한 경우보다 작게 나타났다. 또한, 밀장전은 기준 실험으로 사용되었다.