암반에 전달된 밀장전 발파압력의 확률론적 예측 I - 최대 발파압력 예측을 중심으로 -

Probabilistic estimation of fully coupled blasting pressure transmitted to rock mass I - Estimation of peak blasting pressure -

밀장전한 암반 발파공에서 화약 폭발시 발생하는 고압의 폭굉압력 전파메카니즘을 충격파 이론을 적용하여 규명하고 전달된 발파압력 산정식을 유도하였다. 유도된 발파압력 산정식은 폭굉파속도, 단열지수, 화약밀도, Hugoniot 상수, 암반밀도의 함수였다. 에멀젼 화약과 서울 화강암의 특성시험을 시행하여 각 특성치의 확률분포를 정의하고 발파압력 산정식에 적용하여 발파압력의 확률분포를 산출하였다. 화약 특성치와 암반 특성치의 확률분포는 정규분포를 나타냈으며 따라서 발파압력의 확률분포도 정규분포로 추정되었다. 발파압력에 대한 매개변수분석을 시행한 결과 폭굉파속도가 발파압력에 가장 크게 영향을 미쳤다. 또한 이런 특성치의 불확실성이 발파압력의 불확실성에 미치는 영향을 분석하였다. 분석결과 암반특성치의 불확실성이 화약특성치보다 더 크게 영향을 미쳤다. 비록 매개변수분석에서 폭굉파속도가 발파압력에 가장 크게 영향을 미치는 요소이지만 암반특성치의 불확실성이 폭굉파속도의 불확실성보다 더 크기 때문에 발파압력은 후자보다 전자에 의해서 더 크게 영향을 받는다.

The propagation mechanism of a detonation pressure with fully coupled charge is clarified and the blasting pressure propagated in rock mass is derived from the application of shock wave theory. The blasting pressure was a function of detonation velocity, isentropic exponent, explosive density, Hugoniot parameters, and rock density. Probabilistic distribution is obtained by using explosion tests on emulsion and rock property tests on granite in Seoul and then the probabilistic distribution of the blasting pressure is derived from the above mentioned properties. The probabilistic distributions of explosive properties and rock properties show a normal distribution so that the blasting pressure propagated in rock can be also regarded as a normal distribution. Parametric analysis was performed to pinpoint the most influential parameter that affects the blasting pressure and it was found that the detonation velocity is the most sensitive parameter. Moreover, uncertainty analysis was performed to figure out the effect of each parameter uncertainty on the uncertainty of blasting pressure. Its result showed that uncertainty of natural rock properties constitutes the main portion of blasting pressure uncertainty rather than that of explosive properties. In other words, since rock property uncertainty is much larger than detonation velocity uncertainty the blasting pressure uncertainty is more influenced by the former than by the latter even though the detonation velocity is found to be the most influencing parameter on the blasting pressure.