The blast-induced ground vibrations is one of the most important factors which is considered to design blasting patterns in urban excavation. To compare with vibration level of different explosives, peak particle velocity of each explosive was measured. The results are summerized as follows. 1. Among the three kinds of explosives, the largest vibration was obtained from the gelatine dynamite, while the smallest was blasting of ammonium nitrate. 2. The vibration levels of ammonium nitrate and slurry explosive were smaller about 35%, 20% respectively than that of gelatine dynamite.
Blast design equations based on the concept of scaled distances can be obtained from the statistical analysis on measured peak particle velocity data of ground vibrations. These equations represents the minimum scale distance of various recommendations for safe blasting. Two types of scaled distance widely used in Korea are the square root scaled distance (SRSD) and cube root scaled distance (CRSD). Thus, the design equations have the forms of $D/\sqrt{W}{\geq}30m/kg^{1/2}$ and $D/\sqrt[3]{W}{\geq}60m/kg^{1/3}$ in the cases of SRSD and CRSD, respectively. With these equations and known distance, we can calculate the maximum charge weight per delay that can assure the safety of nearby structures against ground vibrations. The maximum charge weights per delay, however, are in the orders of $W=O(D^2)$ and $W=O(D^3)$ for SRSD and CRSD, respectively. So, compared with SRSD, the maximum charge for CRSD increases without bound especially after the intersection point of these two charge functions despite of the similar goodness of fits. To prevent structural damage that may be caused by the excessive charge in the case of CRSD, we suggest that CRSD be used within a specified distance slightly beyond the intersection point. The exact limit is up to the point, beyond which the charge difference of SRSD and CRSD begins to exceed the maximum difference between the two within the intersection point.
Salman Ihsan;Shahab Saqib;Hafiz Muhammad Awais Rashid;Fawad S. Niazi;Mohsin Usman Qureshi
Geomechanics and Engineering
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v.35
no.2
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pp.121-133
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2023
The demand for cement and limestone crushed materials has increased many folds due to the tremendous increase in construction activities in Pakistan during the past few decades. The number of cement production industries has increased correspondingly, and so the rock-blasting operations at the limestone quarry sites. However, the safety procedures warranted at these sites for the blast-induced ground vibrations (BIGV) have not been adequately developed and/or implemented. Proper prediction and monitoring of BIGV are necessary to ensure the safety of structures in the vicinity of these quarry sites. In this paper, an attempt has been made to predict BIGV using artificial neural network (ANN) at three selected limestone quarries of Pakistan. The ANN has been developed in Python using Keras with sequential model and dense layers. The hyper parameters and neurons in each of the activation layers has been optimized using randomized and grid search method. The input parameters for the model include distance, a maximum charge per delay (MCPD), depth of hole, burden, spacing, and number of blast holes, whereas, peak particle velocity (PPV) is taken as the only output parameter. A total of 110 blast vibrations datasets were recorded from three different limestone quarries. The dataset has been divided into 85% for neural network training, and 15% for testing of the network. A five-layer ANN is trained with Rectified Linear Unit (ReLU) activation function, Adam optimization algorithm with a learning rate of 0.001, and batch size of 32 with the topology of 6-32-32-256-1. The blast datasets were utilized to compare the performance of ANN, multivariate regression analysis (MVRA), and empirical predictors. The performance was evaluated using the coefficient of determination (R2), mean absolute error (MAE), mean squared error (MSE), mean absolute percentage error (MAPE), and root mean squared error (RMSE)for predicted and measured PPV. To determine the relative influence of each parameter on the PPV, sensitivity analyses were performed for all input parameters. The analyses reveal that ANN performs superior than MVRA and other empirical predictors, andthat83% PPV is affected by distance and MCPD while hole depth, number of blast holes, burden and spacing contribute for the remaining 17%. This research provides valuable insights into improving safety measures and ensuring the structural integrity of buildings near limestone quarry sites.
The cautious blasting works had been used with emulsion explosion electric M/S delay caps. Drill depth was from 3m to 6m with Crawler Drill ${\phi}70mm$ on the calcalious sand stone (soft -modelate -semi hard Rock). The total numbers of test blast were 88. Scale distance were induced 15.52-60.32. It was applied to propagation Law in blasting vibration as follows. Propagtion Law in Blasting Vibration $V=K(\frac{D}{W^b})^n$ were V : Peak partical velocity(cm/sec) D : Distance between explosion and recording sites(m) W : Maximum charge per delay-period of eight milliseconds or more (kg) K : Ground transmission constant, empirically determind on the Rocks, Explosive and drilling pattern ets. b : Charge exponents n : Reduced exponents where the quantity $\frac{D}{W^b}$ is known as the scale distance. Above equation is worked by the U.S Bureau of Mines to determine peak particle velocity. The propagation Law can be catagorized in three groups. Cubic root Scaling charge per delay Square root Scaling of charge per delay Site-specific Scaling of charge Per delay Plots of peak particle velocity versus distoance were made on log-log coordinates. The data are grouped by test and P.P.V. The linear grouping of the data permits their representation by an equation of the form ; $V=K(\frac{D}{W^{\frac{1}{3}})^{-n}$ The value of K(41 or 124) and n(1.41 or 1.66) were determined for each set of data by the method of least squores. Statistical tests showed that a common slope, n, could be used for all data of a given components. Charge and reduction exponents carried out by multiple regressional analysis. It's divided into under loom over loom distance because the frequency is verified by the distance from blast site. Empirical equation of cautious blasting vibration is as follows. Over 30m ------- under l00m ${\cdots\cdots\cdots}{\;}41(D/sqrt[2]{W})^{-1.41}{\;}{\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots}{\;}A$ Over 100m ${\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots}{\;}121(D/sqrt[3]{W})^{-1.66}{\;}{\cdots\cdots\cdots\cdots\cdots}{\;}B$ where ; V is peak particle velocity In cm / sec D is distance in m and W, maximLlm charge weight per day in kg K value on the above equation has to be more specified for further understaring about the effect of explosives, Rock strength. And Drilling pattern on the vibration levels, it is necessary to carry out more tests.
A number of concrete columns were blasted using TNT to study the propagation characteristics of ground vibration caused by different loading conditions in the blast hole of the columns. For each loading condition, peak particle velocity measured on the ground was analyzed. The regression analysis revealed that the use of square blast hole results in smaller vibration magnitude and faster decaying time than the case with circular blast hole. The analysis also showed that the blasting in the closed hole leads to larger vibration magnitude than the blasting in the hole penetrating the column, whereas the difference in vibration decaying time is negligible.
Ritika, Sangroya;Choudhury, Deepankar;Park, Young Jin;Shin, Eun Chul
Journal of the Korean GEO-environmental Society
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v.18
no.10
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pp.5-14
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2017
In recent years, world has witnessed many man-made activities related to both above and underground blasts. Details on behaviour of shallow foundations subjected to blast loads and induced liquefaction is scarce in literature. In this paper, typical shallow strip foundation in saturated cohesionless soils subjected to both above and underground blasting have been simulated by using finite difference based numerical model FLAC3D. Peak particle velocity (PPV) has been obtained to propose critical values for which bearing capacity failure for shallow foundations with soil liquefaction can occur. Typical results for pore pressure ratio (PPR) for various scaled distances are compared to PPR values obtained by using empirical equation available in literature which shows good agreement. Critical design values obtained in the present study for PPV and PPR to estimate the scaled distance, bearing capacity failure and liquefaction susceptibility can be used effectively for design of shallow strip foundation in cohesionless soil subjected to both above and under ground blast loads.
In this study, result of a field investigation of railway traffic-induced vibrations is provided to examine acceptability levels of ground vibration and to evaluate the serviceability of a liquid-storage tank. Free field attenuation of the amplitudes as a function of distance is derived by six accelerometers and compared with a well-known half-space Bornitz's analytical solution which considers the loss of the amplitude of waves due to geometrical damping and material damping of Rayleigh. Bornitz's solution tends to overlap vertical free field vibration compared with in-situ measured records. The vibrations of the liquid-storage tank were compared with the USA, Federal Transportation Railroad Administration (FTA) criteria for acceptable ground-borne vibrations and with the criteria in DIN 4150-3 German standard. Comparing the thresholds stated in DIN 4150-3, absolute peak particle velocities are within the safe limits, however according to FTA velocity level at the top of the water tank exceeds the allowable limits. Furthermore, it is intended to indicate experimentally the effect of the kinematic interaction caused by the foundation of the structure on the free-field vibrations.
While microseismicity induced by hydraulic stimulation carried out for EGS is useful means in estimating the range of permeability increase, it also affect surface structures and environments. In order to establish a mitigation plan for microseismicity triggered by hydraulic stimulation, we reviewed world-wide guidelines on the impact of ground vibration on the surface structure and human environment by blasting. Case studies from Europe and USA on the microseismicity by hydraulic stimulation are presented and suggestions are made for the guidelines on ground vibration by hydraulic stimulation for the ongoing Pohang EGS project.
The flow and noise characteristics of wake behind wind-turbine blades have been investigated experimentally using a two-frame particle image velocimetry (PIV) technique. Experiments were carried out in a POSTECH subsonic large wind-tunnel ($1.8^W{\times}1.5^H{\times}4.3^L\;m^3$) with KBP-750D (3-blade type) wind-turbine model at a freestream velocity of $U_o\;=\;15\;m/s$ and a tip speed ratio $\lambda\;=\;6.14$ (2933 rpm). The wind-turbine blades are connected to an AC servo motor, brake, encoder and torque meter to control the rotational speed and to extract a synchronization signal for PIV measurements. The wake flow was measured at four azimuth angles ($\phi\;=\;0^{\circ}$, $30^{\circ}$, $60^{\circ}$ and $90^{\circ}$) of the wind-turbine blade. The dominant flow structure of the wake is large-scale tip vortices. The turbulent statistics such as turbulent intensity are weakened as the flow goes downstream due to turbulent dissipation. The dominant peak frequency of the noise signal is identical to the rotation frequency of blades. The noise seems to be mainly induced by the tip vortices.
Conical vortices generated at the corner regions of large-span flat roofs have been investigated by using the Particle Image Velocimetry (PIV) technique. Mean and instantaneous vector fields for velocity, vorticity, and streamlines were measured at three visual planes and for two different flow angles of $15^{\circ}$. The results indicated that conical vortices occur when the wind is not perpendicular to the front edge. The location of the leading edge corresponding to the negative peak vorticity and maximum turbulent kinetic energy was found at the center of the conical vortex. The wind pressure reaches the maximum near the leading edge roof corner, and a triangle of severe suctions zone appears downstream. The mean pressure in uniform flow is greater than that under turbulent flow condition, while a significant increase in the fluctuating wind pressure occurs in turbulent streams. From its emergence to stability, the shape of the vortex cross-section is nearly elliptical, with increasing area. The angle that forms between the vortex axis and the leading edge is much smaller in turbulent streams. The detailed flow structures and characteristics obtained through FLUENT simulation are in agreement with the experimental results. The three dimensional (3-D) structure of the conical vortices is clearly observed from the comprehensive arrangement of several visual planes, and the inner link was established between the vortex evolution process, vortex core position and pressure distribution.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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