기존 발파를 이용한 암반굴착 공법은 효율적이나 심각한 수준의 발파진동 및 여굴/미굴을 발생시킨다. 이러한 단점을 보완하기 위해, 본 연구에서는 워터젯 절삭기술을 이용하여 터널 계획선을 따라 자유면을 형성한 후 발파하는 공법을 제안하고 있다. 제안공법은 (1) 발파진동/소음을 저감시키고, (2) 여굴/미굴을 최소화 시키고, (3) 굴착효율 극대화가 가능하다. 제안공법의 효과를 검증하기 위해 기존에 널리 쓰이고 있는 스무스 블라스팅(smooth blasting) 공법을 실험 대조군으로 설정하여 동일한 조건에서 현장실험을 수행하였다. 실험결과, 발파 진동은 최대 55% 감소하고 여굴/미굴은 거의 발생하지 않는 것으로 확인되었다. 또한 굴착효율은 기존공법에 비해 뛰어난 것으로 분석되었다. 본 연구에서 제안하고 있는 워터젯 자유면을 이용한 암반 발파공법은 도심지 굴착공사뿐만 아니라 지하구조물 구축공사에 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
우리나라는 산악지역이 70%이산 분포되어 있는 지형적 특성으로 인하여 굴착작업 시 발파작업은 필수사항으로 되어있으며, 발파작업이 이루어지는 곳에는 발파진동 소음으로 인한 민원이 부수적으로 발생하고 있다. 발파작업을 위해 경제성과 안정성, 시공성에 따라 발파패턴이 선정되어진다. 하지만 민원의 해결을 위한 공법의 무절제한 변경 등이 이루어지고 있는 일들이 발생되는 경우가 빈번하여 이를 방지하기 위해 국토해양부는 설계 및 시공에 대한 표준발파공법을 제시하였다. 그러나 국토해양부표준발파공법(2006년)은 암종에 상관없이 일괄적인 발파패턴으로 설계되어 있으므로 셰일암반 등과 같이 낮은 강도의 암반, 절리가 많이 포함되어 있는 암반에 적용한다고 할 때에 이들 암반의 특성이 고려되지 않은 상태에서 일괄적인 장약량 등의 발파제원에 따라서 경제적인 손실이 생길 수 있다고 생각되어진다. 따라서 이와 같은 셰일 및 응회암반에서 현지암반의 특성을 고려하여 공간격과 저항선의 길이를 조정한 발파제원을 적용하여 시험발파를 수행하여 어느 정도의 경제성 증대 가능성의 결과를 도출하였다. 이를 시작으로 좀더 많은 사례를 통한 정량적 결과를 도출하여 설계 및 시공에 적용한다면 경제성 향상을 기대할 수 있을 것이라 사료되어진다.
발파굴착을 수행하는 터널시공 현장에서, 발파진동이 반복적으로 작용할 경우 인근 보안물건에 손상을 입힐 수 있으며, 이러한 발파진동을 저감시킬 수 있는 방법으로는 전자뇌관의 사용, 분산장약, 심발공법의 변경 등이 고려될 수 있다. 본 연구에서는 수치해석 기법을 이용하여 심발공법에 따른 발파진동 저감효과를 분석하고자, 3차원 유한차분법 프로그램인 FLAC3D를 이용하여 발파공, 지연시차, 장약량 등을 수치모델에 반영하고, 발파공별로 동하중을 적용하여 수치해석을 수행하였다. 심발공법은 터널 시공현장에서 많이 사용되고 있는 V-cut 공법 및 다단평행의 심발공법을 적용하였으며, 실제 터널 시공현장에서 시험발파를 수행하여 현장의 발파진동 계측자료와 수치해석의 진동속도를 비교하였다. 수치해석과 시험발파의 발파진동은 매우 유사한 경향을 나타낸 것으로 분석되었다.
If slope height was more than 20 meters, we conducted an analysis of stereographic projection and limit equilibrium at this slope. We proposed reduction of slope face angle and reinforcement of rock bolt depending on analysis. Blasting design : Standard pattern based on result of local test blasting was made for blasting design. Vibration criterion was set for less than 3.0mm/s because of outworn buildings and inhabitants opinions. Production blasting and Controlled blasting has been done as Construction standard pattern. After Vibration Monitoring has been done, so that we can control of complement. "Bidding Document" and AASHTO 2001 "A Policy on Geometric Design of Highways and Streets" were so for design criteria of earthwork but they were different actual design criteria and left something to be desired in Afghanistan. Therefore, although "Bidding Document" and "AASHTO 2001" were basic design criteria, domestic design criteria was reflected in this design criteria for complement by discussion with supervisor. Drainage design : For stability ratio, ditch of arch block and stonework was designed by rainfall data for the 13 years and discussion with supervisor. Pavement was designed as flexible pavement. Because these days in Afghanistan postwar repair works, especially urgent repairing of roads and newly making of roads, are very highly in progress, I think that Afghanistan is the region about which our construction technical experts should have great concerns.
본 연구에서는 사면 붕괴 위험을 사전에 신속히 감지하고 정확한 판단으로 예·경보를 발령할 수 있는 비교적 저렴하고 효율적인 사면 붕괴 예측 시스템을 개발하기 위하여 암반 발파시험을 통한 지중변위센서의 적용성을 고찰하였다. 발파실험에서 발파원과 가까운 곳에 위치한 센서가 발파에 따른 암반 내부 파쇄로 인해 큰 변위값을 나타내고 발파원과 떨어진 곳에 위치한 센서는 비교적 작은 변형량을 나타냈으나 계측기의 위치보다는 암반 불연속면의 분포 양상과 발파로 인한 사면 내부의 암반의 거동이 보다 더 지중변위센서에서 계측되는 변위값에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 유선 및 무선 type의 지중변위센서 시스템은 암반사면 거동 계측에 활용 가능한 시스템임을 확인하였으며, 사면 붕괴 예측용 조기경보 시스템 구축에 필요한 기초 자료로서 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
숏크리트의 부착강도는 천정부의 낙반방지와 발파진동에 의한 숏크리트 탈락방지에 중요한 역할을 하는 요소이다. 따라서, 숏크리트의 부착상태평가는 품질관리의 주요 요소가 될 수 있다. 본 연구는 터널 내 발파에 의하여 숏크리트에 미치는 최대 입자속도를 예측하고, 발파 진동에 의한 숏크리트의 부착상태를 평가하기 위하여 수행되었다. 이를 위하여 현재 시공중인 터널현장에서 피난연락갱의 발파시 본선부 및 서비스 터널의 발파진동을 측정하였으며 충격반향시험을 수행하여 숏크리트-암반의 부착상태를 평가하였다. 충격반향시험 신호분석을 위하여 시간-주파수 영역 해석 기법을 도입하였으며 평가결과, 국내에서 일반적으로 시행되는 발파조건에서는 숏크리트와 암반의 부착력 손실(들뜸 현상)은 거의 발견되지 않았으며, 숏크리트 부착력 손상 가능성은 낮은 것으로 판단되었다.
최근에 도시화와 산업화 및 교통망의 지속적인 확보로 인하여 발파공사를 시행하는 공사장이 증가하고 있다. 발파공사는 주변 주민들의 주거환경과 인접시설물들의 안전에 큰 영향을 미치므로 이에 대한 대책이 필요하다. 본 연구에서는 발파피해를 줄이기 위한 방법 중에서 발파공내의 발파메커니즘을 규명하고 개선하였다. 일반적인 공법에서 발생하는 천공경과 폭약경 사이의 차이로 인한 공간에서 디커플링효과를 규명하고, 이 공간의 매질을 변화시킴으로서 발파 시 진동발생의 규모를 규명하였다. 발파시험은 도로, 철도, 산업단지에서 실시하고, 발파진동을 측정하였다. 측정된 진동속도를 회귀분석하여 발파진동추정식을 산정하고 이를 이용하여 이격거리를 산정하였다. 공내 매질이 공기보다는 물처럼 비중이 큰 경우에 충격력은 크나 폭발 지연시간이 짧아 진동전달거리가 작아 이격거리를 크게 확보할 수 있다.
본 연구에서는 발파 진동 및 소음에 관한 문제를 최소화하기 위해 발파진동 파형합성과 발파 시뮬레이션을 통해 진동을 최소화시킬 수 있는 전자뇌관의 최적초시를 찾고, 또한 전단면 분할 발파의 감쇄특성에 대한 연구를 토대로 하여 전단면 다단시차 분할 발파기법을 개발하였다. 경부고속철도 OO공구 수직구 시공현장에서 전자뇌관을 이용한 파형합성 최적초시적용과 전단면 다단시차 분할발파를 동시에 수행하는 발파기법을 현장에 적용함으로써 그 타당성을 검토하였다.
최근 제주도 개발을 위한 많은 토목공사가 실시되고 있다. 하지만 화산활동 과정에서 생성된 클링커층과 다공질 현무암이 불규칙하게 분포된 제주도 암반은 그 구조적 특성으로 인해 발파효율이 매우 낮아 공사에 큰 지장을 주고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 3지역에서 실시된 시험발파결과를 분석한 결과 효과적인 발파를 위한 비장약량은 0.40~0.45 $kg/m^3$이 되어야 할 것으로 판단할 수 있었다. 또한 굴착심도 내에 클링커층의 존재유무로 나누어 발파설계를 해야 할 것으로 판단되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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