국내에서는 주로 환산거리 진동예측식에 의한 발파진동 예측 방법이 사용되고 있다. 그러나 이러한 환산거리방식은 실규모의 발파가 시행되어져야 할 필요성이 있다. 최근 국내에서는 터널 등의 공사 시행 전 사전 조사단계에서 발파진동의 영향권을 예측하려는 시도로서 지질 조사용 시추공 등에 장약 발파하여 지반진동을 측정하고 본 발파의 발파 진동을 예측하는 방법이 사용되고 있다. 그러나 이러한 발파진동 예측 방법은 본 발파시의 진동의 전달 특성을 완전하게 반영하지는 못한다. 이러한 발파진동 예측방법의 결점을 보완하기 위하여 본 연구에서는 사전 조사 단계의 단일공 파형 중첩 모델링을 통하여 발파진동을 예측하는 방법을 개발하였다.
Blasting is a method that uses explosives to crush the ground. This method is a highly efficient ground cleaning method that can secure high efficiency in a short time. However, explosions can damage local properties and produce high noise and vibration. Therefore, it is important to be careful because there are disadvantages such as the occurrence of many complaints from the surrounding area. In this paper measured and analyzed the noise and vibration generated during blasting at the blasting site in Korea. The noise and vibration generated during blasting were measured by ES03303.2b and ES03402.2a at a distance of 6 m, 12 m from the blasting point. As a result of the measurement, there was little difference between small and medium scale except for precision vibration blasting at a distance of 6m, but noise difference according to blasting scale was evident at a distance of 12m. As a result of the measurement, the maximum noise level was reduced to 5.5 dB(A) and the vibration level was reduced to 7.7 dB(V). In the future, the reliability of the test results can be further improved through additional tests, and it is judged that noise and vibration prediction models based on blasting methods, amount of charge, measuring distance, etc. can be developed.
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.
도심지 근접시공 발파에는 진동 소음에 따른 민원의 문제가 주요시된다. 발파 진동 소음을 줄이기 위해 최근에 국내에 도입된 전자뇌관을 사용하여 데크차지 공법에 적용하면 cut off 등과 같은 현상이 없어져서 안전한 시공이 가능하고, 또한 수평방향으로 발파가 가능해져서 대규모 발파가 가능해진다. 본 연구에서는 전자뇌관을 사용한 수평방향데크차지 공법의 효율을 기존 공법의 것과 비교해보고, 현장적용 가능성을 평가해보았다. 그 결과 발파 진동 소음과 2차 파쇄량의 감소를 확인하였고, 뿐만 아니라 전반적으로 발파 효율이 증가하여 진동 규제 기준치 내에서 대규모 발파가 가능함을 확인하였다.
Various difficulties have been increased in the construction of public structure; like the road in the overcrowding urban area, because of civil complaint, cost and period of construction. In oder to overcome these social problems, the tunnel has been planned the road design. Despite the resolution, there are many technical problems when constructed near facilities. The design of new tunnel below the existing service reservoir is applied to the ambient vibration blasting using Plasma. The result of test blasting was exceeded the standard ("2kine"). So it was considered a countermeasure for the vibration reduction applied to change the controlled blasting method, reduce the charge, add the pre middle horizontal hole in the cut blasting site, and so on. The result was satisfied the standard. Accordingly, if the quality of blasting process can be managed well, the application of this alternative method is highly effective one. Also, based on cost analysis between two methods, the alternative method is very competitive.
본 연구는 실제의 발파현상 및 지반진동을 더욱 정확히 반영할 수 있도록 시험발파에 의한 계측자료와 역해석기법을 사용하여 발파하중을 산정하였다. 실제 계측데이타와 비교를 통해 기존 추정식에 의한 하중에 비해 발파현상 및 지반진동특성을 보다 정확히 반영하는 것을 볼 수 있었으며, 이를 이용한 수치해석을 통해 구조물의 진동영향을 평가하여 타당한 결과를 얻을 수 있었다.
국내의 환경규제는 산업현장에서 발파를 수행하는데 있어 상당히 보수적인 기준을 가지고 있다. 이에 따라, 환경 규제 및 민원의 발생을 고려한 발파 설계가 진행되어 불가피하게 발파의 효율 및 경제성이 저하되는 경우가 빈번하게 발생하고 있다. 따라서, 발파공해를 저감하는 동시에 시공성 및 경제성을 향상시키는 발파공법이 요구되는 실정이다. 본 연구에서는 파라핀 지관을 에어갭으로 활용한 원리상 일종의 Air Decoupled Charge 공법을 적용한 PA-Deck(Paraffin Air- Deck) 발파공법의 발파 공해 저감 및 발파 효과에 대한 분석을 수행하였다. 또한, 발파 진동 자료를 수집하는데 있어 새롭게 적용한 장비의 효용성을 검토하고 폭약의 폭굉속도와 진동속도간의 관계를 도출하였다. 발파 진동속도 분석 결과, PA-Deck 발파공법이 일반 발파공법에 비하여 현저히 낮은 진동속도를 보이는 것으로 확인되었으며, 균일한 작은 형태의 파쇄석들이 더욱 많이 발생하는 것으로 판단되었다.
암반층이 얕은 깊이에서 출현하는 국내 지층 조건과 지하 공간의 활용도 증가로 인해서, 발파에 의한 굴착은 여전히 이용되고 있다. 발파 천공 이후에 존재하는 물이 있는 조건에서 실시되는 표준 발파는 폭굉압력 감소, 일정 장약량 사용, 디커플링과 같은 기술적인 어려움이 있다. 하지만, 기존의 표준 발파 공법을 대체할 만한 공법이 없는 실정이다. 본 논문에서는 건공화 펌프 시스템을 이용하여, 천공 내부에 존재하는 물을 제거하는 건공화 ANFO (Ammonium Nitrate Fuel Oil) 발파와 발파 성능의 비교를 위해서 추가적으로 표준 발파를 수행하였다. 각각의 발파 공법에서 계측된 진동 속도 데이터들과 환산거리의 함수로 이루어진 경험적인 발파진동 추정식을 이용하여, 최소제곱법에 의한 선형회귀분석을 실시하고, 궁극적으로 발파 성능을 정량적으로 분석하였다. 그 결과, 건공화 ANFO 발파에서 진동 감쇠가 더 크게 발생하고, 암반 파쇄에 더 많은 에너지를 소비하여, 더 가까운 거리에서 진동 허용 기준을 만족하는 진동 속도를 보였다. 또한, 표준 발파의 발파 진동 영향권이 건공화 ANFO 발파보다 더 멀리 있고, 발파 패턴의 범위가 더 넓은 것으로 나타났다. 본 연구에서 수행된 현장 발파 실험 결과로부터, 건공화 ANFO 발파 공법의 발파 성능이 효율적임을 확인하였다.
대한민국의 화약생산 기원은 고려시대에 중국으로부터 흑색화약이 처음으로 전수되었으며, 1890년 경남마산에서 흑색화약이 채광발파에 처음 사용되었고, 최근에는 지하철굴착 도로굴착 건물폭파해체 등 거의 대부분의 건설시장에 에멀젼폭약을 사용하는 진동제어발파공법 기술이 자리를 잡게 되었다. 2006년 12월에는 세계에서 처음으로 진동제어발파공법을 위주로 한 발파설계 시공지침을 국가와 전문학회의 주도로 완성하였다.
발파시 진동을 상호 간섭으로 저감시키기 위해서 최고 적합한 기폭시간차를 진동파형의 상관함수로 이용해서 결정하는 방법을 연구하였다. 그래서, 이 방법을 Cement Block 공식체를 이용해서 소규모발파 실험에 적용하고, 진동저감 효과를 검토하였다. 그 결과, 이 방법을 이용한 뇌관열상 발파에 있어서 진동변위 속도를 최대치로 비교하면 관측위치에서 가장 가까운 발파공단독으로 기폭했을 때 보다 작고, 5발을 중복시켜 최대가 되는 조건인 경우의 약 1/5로 저감되는 것을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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