본 연구에서는 동다짐 공법을 적용할 시 개량심도와 진동영향 예측을 유한요소해석을 통해 그 적용성을 규명하였다. 동다짐 공법이 적용된 기존 현장 조건에 따라 지반을 모델링하였으며, 동적하중 모델은 rigid body force를 적용하였다. 개량심도는 심도별 최대 연직 입자 가속도로 예측을 하여 기존 경험식과 비교 분석하였으며, 진동영향은 진동원으로부터 거리별 연직 최대 입자 속도를 도출하여 기존 경험식에 의한 값과 비교 분석하였다. 수치해석 결과, 개량심도의 경우 기존의 경험식과 비슷한 양상을 띄고 있으며, 진동영향의 경우는 기존 식과 특정 구간에서 차이를 보이고 있으나, 어느 정도 소요이격거리를 예측 할 수 있었다. 이들 해석결과는 경험적인 방법과 더불어 동다짐 설계의 신뢰도 향상을 위한 기초적인 자료가 될 것으로 보인다.
구조물의 발파진동에 대한 허용 수준 설정은 구조물의 반응 특성이 발파 진동의 특성과 전파 매질인 지반의 특성, 대상 구조물의 특성, 구조물의 기초 특성 등 여러 인파에 따라 달리 나타나므로 표준화된 기준을 적용하기는 쉽지 않은 일이다. 국외의 경우 영국, 독일, 스위스, 스웨덴과 같이 국가별로 허용수준에 대한 표준을 마련한 나라들도 있으며 아직 별도로 기준을 마련하지 않은 국가들도 많다. 우리나라는 통상 적용되고 있는 기준이 있으나 아직 국가 표준화는 되어 있지 않은 상황이며 민원 해결의 근거를 위한 합리적인 기준 마련의 필요성이 대두되고 있는 실정이다. 본 논문에서는 국가적으로 기준을 갖고 있는 미국, 영국, 독일, 스위스, 스웨덴 등의 사례와 개정 작업을 하고 있는 호주 및 브라질의 사례 분석을 통하여 다양한 형태의 기준들에 대한 특징을 파악하고 현행 사용되고 있는 국내 기준의 문제점을 고찰하였다.
From all of the environmental problems, blast-induced vibrations often cause concern to surrounding residents. It is often claimed that damage to building superstructures is due to blasting, and sometimes the building owner files a lawsuit against the company that perform blasting operations. The blast-vibration problem has been thoroughly investigated in the past and continues to be the subject of ongoing research. In this study, a tunnel construction has been performed by a construction company, according to their contract they must have used drilling & blasting method for excavation in tunnel inlet and outlet portal. The population is very condensed with almost tunnel below in the vicinity houses of one or two floors, typically built with stone masonry and concrete. This situation forces the company to take extreme precautions when they are designing blasts so that the blast effects, which are mainly vibration and aerial waves, do not disturb their surrounding neighbors. For this purpose, the vibration measurement and analysis have been carried out and a new methodology in minimizing the blast induced ground vibrations at the target location, was also applied. Peak particle velocity and dominant frequencies were taken into consideration in analyzing the blast-induced ground vibration. The methodology aims to employ the most suitable time delays among blast-hole groupings to render destructive interference of surface waves at the target location.
Blasting vibrations of 3 quarries and 5 construction sites were measured and investigated with two reference data. Square and cubic root scaled distance were similar in fitness to peak particle velocity of individual blasting site, but the former is better fitted in total. It was suggested that the limit scaled distance for domestic surface blasting be 40kg/$\textrm{cm}^2$ for 10mm/s level and 60kg/$\textrm{cm}^2$ for 5mm/s level, which were lower than the OSM's regulation. Prevailing vibration components were in the order of radial, vertical and transverse directions. Prevailing vibration components were in the order of radial, vertical and transverse directons. Site factors K and m were 242 and -1.283 for all studied area, 357 and -1.348 for construction sites, 118 and -1.160 for quarries. Most prevailing frequency was in the range of 10~2Hz. Overlapping effect of delayed blasting vibrations were insignificant. Vibration history of delayed blasting was longer than simultaneous blasting, and it became longer as measuring distance increased. Wave form and predominant frequencies were more complicated for delayed blasting than instantaneous blasting. The influence of blasting scale and measuring distance were not significant to determine peak particle velocity equation.
본 고는 쓰레기 매립장에서 동다짐을 시행할 시 발생하는 진동을 측정하고, 그 결과를 분석하여 쓰레기 매립지반의 동다짐 진동 특성을 고찰하였다. 진동특성은 크게 쓰레기 매립지반의 일반적 진동특성과 동다짐 조건 변화에 의한 진동특성의 2가지 측면으로 검토되었다. 그 결과 연구대상 쓰레기 매립지반의 기본적인 진동특성으로 충격지점 주위에서의 전단계수 G 행 17496~58320 t/m2, 감쇠비 D=14~58%, 탁월진동수 f=6~14 Hz 등으로 나타났다. 동다짐 조건 차이에 의한 진동특성으로는 타격회수가 증가될수록 cross hole시험에 의한 전단파 및 압축파의 속도가 중가하였으며, 타격지점으로 부터의 거리와 최대입자속도는 vPP = 5.08 [D/E]-1.4의 관계를 가지며, 쓰레기층 바닥에서는 반사파의 영향으로 진동의 진폭이 커지는 것으로 나타났다. 또한 진동에 의하여 지반이 개량되는 범위는 타격지점으로 부터 반경 약 6~10 m정도인 것으로 나타났다.
발파를 통한 지반굴착 시 화약의 폭발로 인해 발생되는 지반의 진동은 인근 지상구조물과 지하매설물에 영향을 미치게 된다. 이러한 영향은 구조물에 피해를 발생시킬 뿐만 아니라 도심지 공사의 경우 민원에 의한 문제로 많은 경제적, 시간적 피해를 야기하므로 이에 대한 사전 영향성 평가가 필요하다. 본 연구에서는 터 널상부에 재개발을 통한 주거시설 건립을 위해 부지조성을 목적으로 한 발파작업 시 터널의 안정성을 이론식과 유한차분해석 프로그램인 $FLAC^{2D}$를 이용하여 검토하였다.
본 연구에서는 발파 시 발생되는 지반진동이 인접한 터널 지보재의 안정성에 미치는 영향을 분석하고, 발파진동에 의한 터널의 역학적 안정성을 허용진동속도를 기준으로 검토하였다. 기존에 제시된 미광무국과 서울지하철에서 제시한 이론식, 그리고 수치해석 프로그램을 사용하여 허용진동속도를 초과하지 않는 발파이격거리를 산정하였고, 발파시 콘크리트 라이닝과 록볼트의 거동을 평가하였다. 콘크리트 라이닝의 구조적 안정성에 미치는 발파진동영향은 미미한 것으로 나타났으나, 록볼트에 미치는 영향은 상대적으로 크다는 것을 알 수 있었다.
임펄스 비와 하중최대치의 비로 작성된 손상곡선을 이용하여 충격하중의 임펄스와 하중의 크기가 구조물의 거동에 미치는 영향을 분석하였다. 단기에 종료하는 충격하중의 경우 관성력의 영향으로 하중의 크기보다는 임펄스가 구조물 손상에 주요변수가 되며, 관성력을 극복할 충분한 시간을 갖는 장기하중이 작용하는 경우에는 임펄스보다는 하중의 크기가 구조물 손상에 주요변수가 된다. 지반충격에 의한 구조물의 손상은 단기인 경우에는 지반의 최대입자속도가 그러나 장기인 경우에는 최대입자가속도가 손상의 주요 변수가 된다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제35권7호
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pp.930-937
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2011
The characteristics of mean velocity and turbulence have been analyzed in the circular open channel flow using PIV measurement data for a wide range of water depth. The measured data are fitted to a velocity distribution function over the whole depth of the open channel. Reynolds shear stress and mean velocity in wall unit are compared with the analytic models for fully-developed turbulent boundary layer. Both the mean velocity and Reynolds shear stress have different distributions from the two-dimensional boundary layer flow when the water depth increases over 50% since the influence of the side wall penetrates more deeply into the free surface. The cross-stream Reynolds normal stress also has considerably different distribution in view of its peak value and decreasing rate in the outer region whether the water depth is higher than 50% or not.
측정된 지반진동의 최대입자속도 자료에 대한 통계분석을 통해 환산거리 개념에 기초한 안전발파 설계조건식을 구할 수 있다. 국내에서 널리 사용되는 환산거리에는 자승근 환산거리(SRSD)와 삼승근 환산거리(CRSD)의 두 가지가 있다. 하지만 SRSD와는 대조적으로, CRSD의 장약량 함수는 두 회귀식의 유사한 적합도에도 불구하고 두 함수의 교점을 지나면 기하급수적으로 증가하게 된다. 따라서 CRSD의 지나치게 많은 장약량으로 인해 발생할 지도 모를 구조물의 피해를 방지하기 위해 본 논문에서는 CRSD는 어떤 특정한 거리 이내에서만 사용하도록 제한한다. 한편, 진동의 주파수 스펙트럼에 대한 충분한 고려도 없이 PPV로부터 진동레벨(vibration level; VL)을 예측하거나 환산거리에 따라 VL을 추정하려는 시도들이 있다. 이 시도들은 발파공사 과정에서 소음진동관리법을 충족시키려는 목적으로 이루어지는 것으로 보인다. 소음진동관리법은 생활소음과 생활진동을 주로 취급하고 있다. 그러나 원칙적으로 전체 주파수 스펙트럼 상에서는 속도나 가속도 피크치 사이에는 아무런 상관관계도 존재할 수 없다. 따라서 이러한 상관관계나 추정식의 유도작업은 반드시 동일하거나 매우 유사한 주파수 스펙트럼을 지니는 파동들에 한해서 수행되어야 한다. 끝으로, 구조물의 손상은 PPV 수준과 관련이 있는 것으로 알려져 있으므로 구조물에 대한 지반진동 규제기준에서는 주파수대역별 PPV를 사용하는 것이 바람직하다고 본다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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