본 연구에서는 도심지 분할 발파 시 인공적으로 분리되는 절취면에서의 변형을 확인하기 위해 Visual FEA 유한요소 프로그램으로 발파 단면을 모델링하여 기폭 패턴에 따른 최대주변형률을 분석하고, 절취면에서 시간 영역에 따른 최대주변형률을 비교하였다. 결과적으로, 기폭 패턴에 따라 암반 절취면에서 최대주변형률의 차이를 보였고, 분할 발파에서 기폭 시차가 중요한 변수로 작용하고 있음을 확인하였다.
본 연구에서는 발파 현장에서 발파 구역을 구분하여 분할 발파를 실시할 때 구역 내 열간 기폭 패턴에 따른 진동 특성을 확인하기 위해 계측된 진동데이터를 통해 방향별 진동파형 및 진동속도, 주주파수를 비교 분석하였다. 결과적으로, 발파 구역 내 열간 기폭 패턴에 따라 방향별 진동파형의 변화를 나타냈으며, 진동속도 및 주주 파수대역 또한 다른 양상을 보이는 것으로 확인되었다.
In order to investigate the initiation and propagation processes of a spherical detonation wave induced by direct initiation, numerical simulations were carried out using two-dimensional compressible Euler equations with an axisymmetric assumption and a one-step reaction model based on Arrhenius kinetics with various levels of ignition energy. By varying the amount of ignition energy, three typical initiation behaviors, which were subcritical, supercritical and critical regimes, were observed. Then, the ignition energy of more than $137.5{\times}10^6$ in non-dimensional value was required for initiating a spherical detonation wave, and the minimum ignition energy(i.e., critical energy) was less than that of the one-dimensional simulation reported by a previous numerical work. When the ignition energy was less than the critical energy, the blast wave generated from an ignition source continued to attenuate due to the separation of the blast wave and a reaction front. Therefore, detonation was not initiated in the subcrtical regime. When the ignition energy was more than the minimum initiation energy, the blast wave developed into a multiheaded detonation wave propagating spherically at CJ velocity, and then a cellular pattern radiated regularly out from the ignition center in the supercritical regime. The influence on ignition energy was observed in the cell width near the ignition center, but the cell width on the fully developed detonation remained constant during the expanding of detonation wave due to the consecutive formation of new triple points, regardless of ignition energy. When the ignition energy was equal to the critical energy, the decoupling of the blast wave and a reaction front appeared, as occurred in the subcrtical regime. After that, the detonation bubble induced by the local explosion behind the blast wave expanded and developed into the multiheaded detonation wave in the critical regime. Although few triple points were observed in the vicinity of the ignition core, the regularly located cellular pattern was generated after the onset of the multiheaded detonation. Then, the average cell width on the fully developed detonation was almost to that in the supercritical regime. These numerical results qualitatively agreed with previous experimental works regarding the initiation and propagation processes.
본 연구에서는 도심지 발파에서 형성되는 분할 단면의 변형을 확인하기 위해 Visual FEA 유한요소 프로그램으로 발파 단면을 모델링하여 발파 기폭 패턴에 따른 최대주변형률을 분석하였고, Visual FEA 유한요소 프로그램으로 분석된 분할 단면과 현장 발파로 형성된 분할 단면을 비교하였다. 결과적으로, 발파 기폭 패턴에 따라 분할 단면에서 최대주변형률의 차이를 나타냈고, 전산해석과 현장 발파에서 분할 단면이 유사한 파형 형태를 보이는 것으로 확인되었다.
격벽착화기의 기폭으로 인하여 발생하는 충격파가 격벽을 통과할 때의 감쇠 특성을 해석하기 위하여 2차원 하이드로다이나믹 해석을 수행하였다. HNS와 HMX가 적층되어 있는 기폭제와 STS 격벽간의 연동해석을 통해 폭압 생성 및 압력파 감쇠 현상을 정밀하게 모사하였다. VISAR로 측정한 시험 데이터와의 정량적인 비교를 위하여 격벽 끝단에서의 자유표면 속도를 계측하였다. 해석결과, 격벽 두께에 따른 충격파의 압력 감쇠 패턴이 지수적으로 감소하는 것을 확인하였으며, 시간에 따라 측정된 입자속도에서 관찰된 변곡 패턴은 기폭부와 격벽 사이의 충전면의 급격한 파쇄(spallation)에 의한 충격파의 잇따른 전파에 의한 것임을 규명하였다.
폭약은 다양한 종류가 존재하며, 각 폭약마다 내수성, 폭굉에 필요한 에너지, 파쇄력 등의 특성이 상이하기 때문에 폭약의 특성에 대한 이해는 폭약의 안전한 사용 및 성능 향상에 중요하다. 폭약의 특성의 이해를 위해 다양한 실험들과 더불어 간접적인 방법으로 컴퓨터 시뮬레이션이 활용되고 있으며, 컴퓨터 시뮬레이션으로 폭약의 폭굉 과정을 표현하기 위해서 상태방정식을 활용하고 있다. 본 연구에서는 폭약의 상태방정식 중 주로 사용하는 JWL EOS의 대한 설명과 JWL EOS의 계수를 산정하기 위한 실린더 팽창 실험을 ANSYS AUTODYN으로 구현하여 실제 실험 결과와 비교, 분석하였다. 그 결과, 20% 내외의 오차율이 발생하였으며, 압력과 에너지의 전체적인 변화 양상이 기 발표된 실험 결과와 일치함을 볼 수 있었다.
화약류 간이저장소에 대한 현재의 규정이 적정한지를 검토할 목적으로 내부 폭발이 표준적인 저장소의 구조적 안정성에 미치는 영향을 FEM 해석과 현장 실험을 통해 분석하였다. 연구 결과, 에멀젼 계열 폭약 15 kg에 대한 기존 저장소 구조물의 방폭 성능이 충분하지 않은 것으로 나타났다. 따라서 여기에 대한 하나의 대안으로서 폭약을 분할하는 방법을 상정하고 순폭실험을 수행하였다. 실험을 수행한 결과, 폭약을 분할하는 방법이 예상대로 잘 작동하는 것을 확인하였으며, 시험 결과에 근거하여 적정한 분할 폭약량도 결정하였다. 또한, 저장소 구조물 상부를 개방하는 방법을 시험한 결과, 폭발압력이 신속하게 배출되어 구조물 손상이 크게 저감되는 것을 확인하였다. 이러한 구조물 형태는 화약류 간이저장소에 대한 새로운 설계기준으로 사용될 수 있을 것이다.
The rationalization for Tunnel Drifting is based on the high productivity which is achievable due to Continuous work with a Jumbo Drill, resulting in a much higher efficiency them the Conventional method of blasting, mucking and supporting services. Large projects of over 4,000m Tunnel Drifting are condidated to justify the use of a Jumbo Drill with a combination of superior explosives, machinery and techniques. During a Tunnel Drifting test, Gulita, Nabit and slurry made by Nitro Nobel were employed with following results. 1, Conditions: a. Granite Rock with Two free face b. Burden (W), 2m c. Diameter of hole, 42mm d. Depth of hole 3.5m e. Hole pitch 0.6m f. Charged Explosive per hole Gelatin Dynamite 4 pieces (112.5${\times}$4ea)+Guuita 5 pieces(110g${\times}$5ea) g. Simal-taneous Detonation h. After the blasting resultant rock size was Less 40% of the 0.3m Lumps. 2. Calculation results W=q/Wn=100cm‥‥‥Burden in simultaneous blasting 0.865kg(7.7ea)/hole ‥‥‥Amount of charge but hole pitch is 1.5W-2W The estimated cost of using a Jumbo Drill for the Construction of a 3,000,000 bbL sub-surface oil storage would be as follows: This calculation is based on the Jumbo Drill advancing 3.6m per blasting cycle. Unit cost/bbL Excavation $3.13 The attached sheet shows ideal Drilling pattern with Burn Cut & Smooth blasting method. In conclusion, it is my opinion that this method will assure safety and save cost and improve our technical know-how.
화약폭발로 발생한 응력파 전파특성을 파악하기 위하여 화약종류, 장약조건, 전파매질조건 별로 실내 모형시험 및 현장 암반시험과 수치해석을 시행하였다. 수치해석은 시험조건과 동일한 조건을 모델링하여 시행하였다. 2공을 동시 발파하는 경우에 2공 중심에서 응력크기는 1공 발파보다 2배정도로 증가되었다. 최대응력 도달시간은 디커플링장전조건이 밀장전조건보다 2배정도 지연되어서 가스압력에 의해 최대 응력이 발생하였다. 시험결과와 수치해석결과를 비교.분석한 결과 수치해석결과가 시험결과보다 약간 저평가되었지만 비교적 유사하여 수치해석으로 발파결과를 미리 예측할 수 있었다. 도로터널의 일반적인 발파패턴도에 대하여 수치해석을 시행하고 외곽공과 외곽공과 인접한 확대공 발파로 인하여 발생하는 동적 암반거동 및 암반손상을 평가하였다. 수치해석결과 확대공의 손상영역이 외곽공보다 크게 나타났다. 확대공 손상영역을 감소시키기 위하여 낮은 밀도의 화약사용, 디커플링장전, 확대공과 외곽공사이의 거리 증가 등의 방안을 제안하였다.
우리나라는 산지와 구릉지가 전 국토 면적의 70% 이상을 정하고 있어 국토 확장, 고속도로 건설, 지하철공사 등의 대형 토목사업과 도심지 아파트 신축과 재개발, 고층건물 신축 등 부지공사 과정에서 암반굴착이 불가피한 경우가 많다. 이러한 대 소형 공사 시 ~ 차질을 받는 경우가 많다. 이에 따라 소음과 지반진동을 감소시키는 발파방법의 적용이 필요하다. 이러한 경우에 적합한 발파방법으로 지금까지 미진동발파, 기계식 굴착공법(할암, Breaker 등), 유사 발파 공법(플라즈마, 겔파쇄 등)이 있다. 본 연구에서는 기존의 미진동 발파에서 사용되고 있는 New KINECKER-I의 순폭성과 배합비 등을 개선하여 경제성 및 시공성을 높인 New KINECKER-II의 특징과 성능을 알아보고 발파진동 추정식을 산출하여 표준 발파패턴 및 시공 방법을 제시하여 사용자의 제품 사용편의를 제공하고자 한다. 또한 연결캡을 사용하여 하나의 뇌관으로 공내 모든 폭약이 순폭됨을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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