Explosives and Blasting (화약ㆍ발파)

Korean Society of Explosives and Blasting Engineering (대한화약발파공학회)
권호 표지

The Inflence of Excavation Damaged Zone around an Underground Research Tunnel in KAERI

한국원자력연구원 내 지하처분연구시설 주변의 암반 손상대 영향 평가

  • Published : 2008.12.31
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Abstract

The development of an excavation damaged zone, EDZ, due to the blasting impact and stress redistribution after excavation, can influence on the long tenn stability, economy, and safety of the underground excavation. In this study, the size and characteristics of an EDZ around an underground research tunnel, which was excavated by controlled blasting, in KAERI were investigated. The results were implemented into the modelling for evaluating the influence of an EDZ on hydro-mechanical behavior of the tunnel. From in situ tests at KURT, it was possible to determine that the size of EDZ was about l.5rn. Goodman jack tests and laboratory tests showed that the rock properties in the EDZ were changed about 50% compared to the rock properties before blasting. The size and property change in the EDZ were implemented to a hydro-mechanical coupling analysis. In the modeling, rock strengths and elastic modulus were assumed to be decreased 50% and. the hydraulic conductivity was increased 1 order. From the analysis, it was possible to see that the displacement was increased while the stress was decreased because of an EDZ. When an EDZ was considered in the model, the tunnel inflow was increased about 20% compared to the case without an EDZ.

지하구조물의 굴착을 위한 발파 충격과 굴착후 응력의 재분포에 의해 발생하는 암반 손상대(Excavation Damaged Zone, EDZ)의 발생은 구조물의 장기적 안정성 경제성 안전성에 영향을 미친다. 본 연구에서는 조절발파기법으로 굴착된 한국원자력연구원 내 지하처분연구시설에서 굴착 후 발생하는 손상대 규모 및 특성을 측정, 분석하였으며 이를 모델링에 적용하여 손상대가 터널의 역학적, 수리적 거동에 미치는 영향을 평가하고자 하였다. KURT에서의 손상대 현장시험을 통해 1.5m의 손상구간을 확인할 수 있었으며 Goodman jack 시험과 실험실 암석실험을 통해 암반의 물성은 발파전 물성에 비해 대체적으로 50% 정도 변화함을 알 수 있었다. 이러한 암반 손상대 크기와 물성변화를 모델링에 적용하여 수리-역학적 연동해석을 실시하였다. 손상받지 않은 구간에 비해 손상대의 변형계수는 50%감소하며 수리전도도는 1 order증가하는 것으로 가정하였다. 해석 결과 손싱대를 고려하는 경우 변위는 증가하고 응력은 감소하며 지하수 유입량은 약 20% 정도 증가하는 것으로 나타났다.

Keywords

References

  1. 권상기, 조원진, 김득수, 2005, 한국원자력연구소내 지하처분연구시설 건설에 따른 발파영향, 화약･발파 (대한화약발파공학회), Vol.23, No.4, pp.1-18
  2. 권상기, 조원진, 2008, 지하처분연구시설에서의 암반 손상대 발생 및 영향 평가, KAERI/TR-3511/2008
  3. 권상기, 조원진, 2007, 발파에 의한 터널주변 암반 손 상대 발생 평가, 화약･발파(대한화약발파공학회), Vol.25, No.1, pp.15-29
  4. 권상기, 조원진, 최종원, 2007, THM 복합거동 해석을 위한 DECOVALEX 국제공동연구 현황, 방사성폐기물학회지, Vol.5, No.4, pp.323-338
  5. 김형목, 류동우, 신중호, 2008, 굴착영향영역(EDZ) 투수특성의 실험적 평가기술, 터널과 지하공간, Vol. 18, No.2, pp.91-97
  6. 박종성, 류동우, 류창하, 이정인, 2007, 수리적 굴착손 상영역에서의 지하수유동 특성에 관한 연구, 터널과 지하공간, Vol.17, No.2, pp.109-118
  7. 이연규, 2006, Mohr-Coulomb 암반에 굴착된 원형 터 널의 변형률연화 거동해석, 터널과 지하공간, Vol.16, No.6, pp.495-505
  8. 이창수, 전석원, 권상기, 조원진, 서용호, 박현익, 박연 준, 2006, 한국원자력연구소 내 지하처분연구시설에 서의 암반손상대 평가, 암반공학회 창립 25주년 기념 특별심포지엄, pp.15-24
  9. 정용훈, 2006, 발파에 의한 굴착손상영역의 수치해석 적 산정, 서울대학교 박사학위논문
  10. 정주환, 양형식, 최병희, 류창하, 2006, 발파손상영역 에 관한 문헌 고찰, 대한화약발파공학회 추계학술발 표회 논문집, 한국지질자원연구원, pp.67-73
  11. 천대성, 박찬, 박철환, 전석원, 2007, 응력조건에 따른 원형터널 주변의 취성파괴범위와 파괴심도, 터널과 지하공간, Vol.17, No.4, pp.311-321
  12. 최병희, 정주환, 신중호, 조철현, 2008, 탄성파 탐사법 을 활용한 광산갱도 주벽의 발파손상대 평가, 대한화 약발파공학회 춘계학술발표회 논문집, 한국과학기술 회관, pp.21-31
  13. Tsang, C.F., Bernier, F., and Davies, C., 2005, Geohydromechnical Processes in the Excavation Damaged Zone in Crystalline Rock, Rock Salt, and Indurated and Plastic Clays-in the Context of Radioactive Waste Disposal, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., Vol.42, pp.109-125 https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2004.08.003
  14. Kwon, S., Cho, W.J., and Han, P.S., 2006, Concept development of an underground research tunnel for validating the Korean reference HLW disposal system, Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 21, pp.203-217 https://doi.org/10.1016/j.tust.2005.06.008