본 연구에서는 암반 발파 시 발생하는 사면 재해를 방지하기위해 지중 관입형 변위센서를 이용한 암반 발파 시험을 수행하고 3차원 유한요소 수치해석을 통해 지중 관입형 변위센서의 적용성 검증 및 암반 발파 시 진동속도에 영향을 미치는 매개변수에 대해 고찰하였다. 암반 발파 시험 결과 지중 관입형 변위센서는 암반사면 거동 계측에 적용 가능한 시스템임을 확인하였으며, 수치해석 결과 암반 발파 시 진동속도에 가장 큰 영향을 미치는 매개변수는 단위중량인 것으로 분석되었다. 또한, 발파원과 멀어질수록 진동속도는 급격하게 줄어들고 발파원과 가까울수록 동탄성계수와 단위중량의 차이에 따라 최대 진동속도 차이는 크게 발생하며 내부마찰각과 점착력 변화에 따른 영향은 거의 없는 것으로 판단된다.
옛날에는 거대한 바위를 제거하기 위해서는 다이나마이트 등의 폭약을 사용하여 폭파개념의 발파를 해왔다. 그러나 도심지에서 지하철굴착, 건물기초굴착, 택지조성 등을 위해서는 폭파개념의 굴착은 곤란하다. 건설교통부 암발파설계 및 시험발파 잠정지침(안)에서는 0.3cm/sec(센티세크)를 진동안전기준치로 하였을 때 $25\~120m$ 이격거리에서는 TYPE I의 암파쇄굴착공법에서 TYPE IV의 진동제어중규모 발파공법을 권장하고 있다. 본 논문은 25m이내 지역의 최근접 암파쇄굴착공법(TYPE I)적용 최적공법인 나노프라즈마 공법을 소개하고자 한다. 나노프라즈마 공법을 적용하여 도심지 바위를 파쇄할 때 15m거리에서 기존의 미진동발파공법의 절반 진동수준인 0.1cm/sec가 예상되는 획기적인 공법이다.
메사쉴드공법은 주로 풍화토 또는 풍화암 구간의 소규모 굴착단면에 적용되며 대부분 인력굴착으로 이루어지나 막장면에 암반이 노출되면 유압력을 이용한 할암공법이나 발파공법의 적용이 불가피하다. 본 연구에서는 메사쉴드공법이 적용된 소규모 굴착단면 터널에서 터널상부에 상수도관 및 가스관 등이 근접되고, 강도가 높은 암반 노출로 인해 할암공법 대신에 125g의 최소장약량으로 심발공에서 초기진동을 제어하는 발파공법을 소규모 굴착단면 터널에 적용한 사례이다.
에어덱 발파방법은 더 좋은 발파효과를 얻기 위해 실행되어지고 있다. 기존의 에어덱 발파방법은 주로 장약장 상부에 공기층을 형성한다. 그러나 본 연구는 장약장 중간부분에 공기층을 형성하는 자립형 에어튜브의 효과를 분석하기 위하여 실시되었다. 연구 결과 다음과 같은 결과를 얻었다. 발파로 인한 풍압은 약 $20{\sim}40%$, 진동은 약 $20{\sim}26%$ 정도의 감쇠효과가 나타났고, 화약량의 경우 약 $10{\sim}20%$정도 절감할 수 있었다. 또한 파쇄도의 경우 일반발파에 비해 더 작은 입도를 보였다.
발파해체는 다른 해체방법과는 달리 실패에 따라 발생할 수 있는 인적 물적 자원의 손실이 매우 크기 때문에, 이를 사전에 예측 방지 할 수 있는 수치해석을 이용한 시뮬레이션 개발이 필수적이라 할 수 있다. 본 연구에서는 기둥 보 접합부의 특성구현 및 철근과 콘크리트의 강도 구현 등에 관하여 유한 요소법에 바탕을 둔 상용코드인 LS-DYNA를 이용하여, 실제 발파대상 구조물이 가지고 있는 복잡한 철근 배근을 단순화하여 고려하는 기법을 제안 하였으며, 또한 본 연구에서 제안한 기법을 이용하여 축소모형 실험 및 실제 구조물의 발파해체의 모사를 통해 검증하였다.
종래의 발파진동의 분석은 주로 대상 지장물에 대한 피해한계를 정립시키고자 하는 관점에서 발파공에서 비교적 원거리의 진동특성을 이해하기 위해 수행되어져 왔으나, 최근의 추이는 발파공 주변 암반의 손상의 정도를 평가하고자 하는 관점에서 그 분석영역의 범위가 근거리 진동특성 연구분야로 확대되고 있는 실정이다. 특히, 터널 발파작업시 여굴의 발생, 암반사면의 안정성 검토 등의 목적으로 암반의 손상영역을 평가하는데 있어서, 기초자료로 활용하고자 많은 연구가 이루어지고 있다. 암반손상의 평가를 위한 손상권 예측방법에는 여러 가지가 있으나, 그 중에서 대부분이 발파진동속도에 근거하고 있으며, 평가를 위한 진동의 예측은 기존에는 원거리 진동특성을 이용하여 근거리 진동을 예측하는 방법으로 그 손상의 정도를 평가하였으나, 최근의 추세는 계측기의 발달로 수m 이내의 진동특성의 계측이 가능하게 되었다. 이와 관련하여 국외에서는 수차례의 실험결과가 여러 문헌에서 보고되고 있으나, 실험장비의 선택 및 측정방법의 어려움 등의 연유로 국내에서는 아직까지 실시되지 못하고 있는 상황이다. 따라서, 본 연구에서는 실제 발파공 근접진동(near field vibration) 계측을 실시하고 그 결과를 분석하여 추후 지속적인 근거리 진동측정 방법 및 평가방법에 대한 기초자료를 제공하고자 하였으며, 무엇보다도 어떻게 계측할 것인가 하는 계측방법 및 그 계측결과의 분석방법에 대해 문제점 파악 및 향후 보완점에 대해 비중을 두어 수행하였다.
This research is to determine the level of environmental pollution at a blasting construction area which is the origin of noise, vibration, and suspended particle, and to compare the results with other domestic and international standard data. This experiment is also to find out the effects resulting from blasting construction and to propose a plan that can decrease environmental pollution. The blasting construction area is a factory site which is about one and half million square meter and sewage disposal plant is about ninety thousand square meter. Both were selected as the areas for the tests to be conducted in determination test. The test to determine the level of noise, vibration, and total suspended particle was conducted thirty times around the blasting construction area by comparing measurement results and numerical analysis. However, as the test was not conducted in the laboratory but in the actual blasting construction area, it was not possible to do the test with the same exact conditions each true. Therefore, the test was not ideal as conditions could change from test to test. For the most part, the level of noise was below the standard level of 70dB. Every vibration test was under the standard limitation. For example, a house, 200m away was tested for noise and vibration and the level was found to be under the 0.2 cm/sec which is the standard for specialty designed cultural sites., i.e very low level. Also a buried oil pipeline that was 30m away also marked under 2.0cm/sec which is the norm for an industrial area. However, if there were an oil pipeline under the house, the amount of charging gunpowder per hole should be decreased compared to the amount used in the test. The test result for suspended particles under the standard limitation which is 24hour average 300$\mu\textrm{g}$/㎥ at a distance from blasting wavelength, but at detonator, total suspended particle from the blast origin exceeded the standard limitation. If explosion occurs when it detonates in the hole, most of the energy would be absorbed in the crushing of rocks, but some remaining energy would make noises and vibration inevitable. So the important thing is how to minimize the environmental pollution from the blasting. There should be regulations in order that the standard limitation is not exceeded, and to decrease the environmental pollution from the blasting.
발파공법 위주의 공사를 진행하다 보면 민원발생의 대부분을 차지하고 있는 발파공해는 소음과 진동이다. 이로 인해 발파설계시 안정성을 가장 우선적으로 고려하며, 그중에서도 수중소음을 제어하기 위한 노력이 필요하다. 본 연구에서는 발파로 인한 공사 작업이 진행될 때 거리와 지발당장약량을 적용하여 수중음압을 예측하고 그 수중음압을 이용하여 얻은 수중음압레벨 예측값의 타당성을 검토해 보기 위해 실제 측정한 지역과 다른 지역에서 검증을 하여 실제 측정값과 예측값을 비교해 보았다.
Mirjavadi, Seyed Sajad;Forsat, Masoud;Barati, Mohammad Reza;Hamouda, A.M.S.
Computers and Concrete
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제25권6호
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pp.575-585
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2020
Based on a refined shear deformation finite strip, transient vibrations of graphene oxide powder (GOP) reinforced plates due to external pulse loads have been investigated. The plate has uniformly and linearly distributed GOPs inside material structure. Applied pulse loads have been selected as sinusoidal, linear and blast types. Such pulse loads result in transient vibrations of the GOP-reinforced plates which are not explored before. Finite strip method (FSM) has been performed for solving the equations of motion and then inverse Laplace transform technique has been employed to derive transient responses due to pulse loading. It is reported in this study that the transient responses of GOP-reinforced plates are dependent on GOP dispersions, GOP volume fraction, type of pulse loading, loading time and load locations.
암반발파작업에서 발생되는 발파진동은 주변의 생활환경과 인접한 구조물에 영향을 미쳐 공해를 발생시킨다. 계단발파와 터널발파에서 발생되는 발파진동은 진동에 영향을 미치는 요소들의 일부는 동일하게 작용하고 일부는 서로 다르게 작용하여 진동의 크기가 결정된다. 일반적으로 발파진동의 크기에 영향을 미치는 요소 중에서 암반의 조건과 폭약종류, 장약량 등 제 요소가 동일한 경우에는 최소저항선 거리와 자유면의 수에 의해 발파진동이 결정되는 것으로 알려져 있다. 그러나 터널 발파에서는 최소저항선거리와 자유면의 수 외에 자유면의 크기가 발파진동의 크기를 결정하는 주된 요소로 작용하게 된다. 본고에서는 자유면의 크기가 발파진동에 미치는 영향을 고찰하여 터널발파의 진동제어방법을 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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