발파공법을 이용한 터널 건설 시 발생하는 진동을 최소화할 수 있는 폭약량의 결정을 위해서는 현장에서 시험발파, 혹은 유사조건에서의 진동기록을 분석하여 발파진동계수 K, n을 도출해야 한다. 본 연구에서는 시험발파를 수행하지 못할 경우, 합리적인 K 및 n을 도출할 수 있는 기법의 개발을 목적으로 하였다. 이를 위해 실규모 시험발파 자료를 수집한 후, 심층학습(DL)을 활용하여 화약류의 종류, 심발공법, 암반의 성인 및 종류, 암반등급에 따라 발파진동계수(K, n)를 예측할 수 있는 방법을 연구하였다. 또한 시추공 시험발파 결과의 한계성을 보완하고, 현실에 좀 더 부합하는 설계 수행을 목적으로 실규모 및 시추공 시험발파 결과 간의 보정값을 산정하였다. 본 연구결과 시추공 시험발파 결과식에 따른 사용 가능한 폭약량을 비교하였을 경우, 심층학습(DL)에 의한 결과는 50%이상, 보정값을 반영한 결과는 기타 발파진동 추정식과 유사하거나 약 20% 더 사용할 수 있어서 보다 경제적 설계가 가능하였다.
발파를 이용한 터널의 굴착 시 수반되는 가장 큰 문제 중 하나는 발파 시 발생하는 지반진동으로 이를 저감시키기 위한 노력의 일환으로 와이어쏘 장비를 이용하여 터널 심발공 주변에 인공 자유면을 형성하고 이를 통해 파쇄도를 향상시키며 동시에 발파 진동을 저감시키는 기술이 개발되어 오고 있다. 본 연구에서는, 실규모 발파 실험 및 3D-DFPA 해석 기법을 통해 인공 자유면의 구조조건에 따른 진동저감 및 발파 효과에 대한 고찰을 수행하였으며, 이에 더불어 인공 자유면 발파에서의 효율적 설계를 위한 경험적 기준을 제안하였다. 분석 결과, 인공 슬롯 자유면은 홉킨슨 효과에 의한 스폴파괴 유발 및 충격진동의 전파경로 차단 등 발파 진동 저감을 야기하는 것으로 판단되었으며, 인공 자유면이 존재하는 경우, 존재하지 않는 경우에 비해 파쇄체적 및 파쇄효율이 모두 증가하는 경향을 보였다. 이는 인공 자유면이 실제 자유면과 동일한 역할을 수행함에 따라 최소저항선의 감소효과를 야기하는 것으로 판단되었으며, 실험 결과를 토대로 발파 공경 및 최소저항선에 대한 발파 파쇄체적의 상관관계를 도출 및 경험적 설계 기준을 제안하였다. 결론적으로, 인공 자유면 발파를 수행 시 발파 공경 대 최소저항선의 비가 약 5에서 8사이의 값을 갖도록 설계하는 것이 가장 이상적인 표준발파 조건에서의 파쇄효과를 기대할 수 있을 것으로 판단되었다.
최근 국내에서 발생하는 지진으로 인해 건물, 구조물 등에 피해를 입는 경우가 자주 발생하고 있다. 그러나 지진은 언제 발생할지 알 수 없기 때문에, 지진 발생 시 자동화 계측기를 사전에 설치하지 않으면 진동 특성 값을 알기가 힘든 것이 사실이다. 다행히 6개 발파 현장에 자동화 계측기를 설치하고 있어서 이번에 지진 진동과 발파 진동 특성을 비교하고자 한다. 최근 2024년 6월 12일(수) 08시 26분에 전북 부안군 남남서쪽 4km 지역에서 발생한 규모 4.8의 지진에 대한 지진 진동 특성과 국내 발파 현장에서의 지진 진동과 발파 진동 실측값 등을 비교해 보았다. 또한, 이번 기회에 지진에 대한 발생 원인 및 피해 규모도 파악해 보고, 지진 진앙지로부터 여러 지역에 설치된 자동화 계측기로부터 나오는 특성값을 분석하여 감쇠 정도가 어느 정도 되는지도 알아보았다. 이를 통해 향후 발파 시 진동으로 인한 보호 물건 피해 등을 비교하여 현장에서 발생하는 민원을 사전에 대처하는 데 도움을 주고자 한다.
도심지 특성상 주변구조물에 근접한 발파로 발생되는 지반진동은 인체에 간접피해와 구조물에 물적피해를 줄 수 있다. 설계단계 또는 시공 전 민원발생 시 구조물의 피해정도를 평가하는 방법으로는 단순 진동파형을 정량적으로 표현하는데 가장 접근성이 좋은 시추공 발파시험이 주로 이용되고 있다. 본 연구는 소량의 폭약으로 인위적인 진동에너지를 발생시키는 발파시험에 전자뇌관 기폭시스템을 처음 적용하였다. 전기뇌관 시추공 발파와 전자뇌관 시추공발파의 뇌관 지연시차 상관관계, 시험장소의 터널본선과 유사 암층에 시설된 구조물에서 측정한 PPV와 서로 다른 매개 층을 포함한 터널상부 지상도로에서 측정한 PPV의 상관관계, 기존 연구결과 얻어진 시추공발파 및 터널발파 PPV와의 상관관계를 비교 분석하여 시추공 발파의 유용성과 뇌관 지연시차의 중요성을 언급하고자 한다.
일반적으로 국내 석회석 광산에서의 발파는 20ms나 25ms 시차를 가지는 지발발파로 시행되어지고 있다. 국외에서는 전자뇌관을 사용하여 암반의 지질학적인 특성에 따라 지발 시차를 사용자의 현장에 따라 선정하여, 주변 보안 물건에 따른 진동 및 소음을 경감하면서, 1회 발파의 생산량을 증대할 수 있으며, 2차 파쇄 비용 및 적재비용을 절감하는 최적의 시차를 적용하여 발파 규모를 줄이지 않는 발파패턴을 적용하고 있다. 본 연구는 해외에서 사용되고 있는 전자뇌관을 국내 현장 석회석 광산(단양)에 적용함으로 최적지연시차를 찾아내는 방법과 초시의 오차에 따른 문제점과 향후 국내 적용성을 판단하고자 하였다. 대규모 석회석 광산을 대상으로 최적시차를 판단하고자 동일 패턴에서 시차를 6ms ~ 30ms로 시험발파를 시행하여 4가지 요소 발파진동속도, 주 주파수특성, 파쇄입도, 암석 이동 및 버력의 상태를 분석하여 각 시차에 따른 배점을 두어, 당 현장에 요구되는 개별 가중치를 선정하여 분석하였다. 분석 결과 당 현장에서의 발파결과에 따른 요소별 가중치를 발파진동속도(20), 주 주파수 특성(20), 파쇄입도(40), 암석 이동(10) 및 버력의 상태(10)로 하여 분석한 결과 15ms가 최적시차로 나타냈다. 향후 각 현장에 적합한 요소별 가중치를 선정하여 현장별 최적시차를 도출한다면 최적의 발파효과를 있을 것으로 판단된다.
본 고에서는 기존 기계식 굴착공법 및 암파쇄공법(플라즈마, 겔파쇄 등)의 단점인 시공성 및 경제성을 개선하고, 발파진동을 최소화한 미진동화약(LoVEX)의 개발 및 현장적용 사례를 소개하였다. 이 미진동화약은 국토해양부 표준발파패턴중(中) Type-1(미진동굴착공법, 125g 미만의 폭약 사용)에 부합하며, 지발발파가 가능하고, 시공성 및 작업효율을 대폭 개선하는 반면 진동수준은 일반 에멀젼폭약의 약 60~70% 수준으로 나타났다. 추가적으로 현장 적용시 표준발파패턴, 발파진동추정식, 시공방법 등을 본 연구에 제시하였다.
본 고에서는 기존 미진동파쇄기류(미진동파쇄기, 플라즈마 등)의 단점인 시공성 및 경제성을 개선하고, 발파진동을 최소화한 미진동화약(NewFINECKER)의 개발 및 현장적용 사례를 소개하였다. 이 미진동화약은 국토해양부 표준발파패턴중(中) Type-1(미진동굴착공법, 125g 미만의 폭약 사용)에 부합하며, 지발발파가 가능하고, 시공성 및 작업효율을 대폭 개선하는 반면 진동수준은 일반 에멀젼폭약(NewMITE)의 약 60~70% 수준으로 나타났다. 추가적으로 현장 적용시 표준발파패턴, 발파진동추정식, 시공방법 등을 본 연구에 제시하였다.
최근 노후 건물에 대한 수요가 증가함에 따라 구조물의 해체 방법에 대해 많은 연구가 진행되고 있다. 본 시공사례는 한남동 단국대학교 캠퍼스 내에 위치한 중앙도서관 건물을 대상으로 하였다. 발파해체공법은 Professive Collapse(점진적 붕괴) 공법을 적용하였다. 발파해체 주 발파 층은 2층, 4층, 보조 발파 층은 1층으로 선정하였다. 진동측정결과 가장 근거리(약 150m)에서 측정된 진동은 0.0302cm/sec (PPV기준)이었고 사전에 설치한 크랙게이지 측정값에서는 변화가 없었다.
본 연구는 대구지역의 대표적인 암석들을 대상으로 일축압축시험 등의 실내 시험과 현장 탄성파속도 시험 등을 실시하여 역학적 특성을 규명하였고, 달서구 성서지역에서 시험발파를 실시하여 발파진동계수를 도출하였다. 그 결과 대구지역의 경상계 퇴적암류는 풍화암에서 경암까지의 다양한 강도 특성을 보였고, 화산암류인 안산암은 경암에서 극경암에 해당되는 것으로 나타났다. 또한 풍화암 내지 보통암에 해당되는 성서지역의 시험발파 결과 발파진동계수 K는 114.8, n은 1.48로 계산되었다.
1960년대 후반부터 시작된 경제개발계획과 주택정책으로 좁은 국토면적에 많은 주택을 보급하기 위하여 다세대 주택인 고층 아파트가 많이 신축되고 있으며, 고층 건물의 규모 및 그 수가 기하급수적으로 증가함에 따라 인근 건축물과 근접하여 시공하는 경우가 많아지고 있다. 구조물의 신축.증축 및 지하철 공사나 통신선로 등의 지하공간의 활용에 따라 타 공법보다 공사의 진행속도가 빠른 발파작업이 크게 증가하고 있으며, 도심지에서 인근 고층 구조물 및 건축물에 발파작업으로 인한 진동 및 폭음 등의 민원을 일으키는 직접적인 공해가 발생되고 있다. 본 연구지역은 부산 명장동의 "B초등학교 교지정지 및 교사 신축공사" 현장으로서 인근 고층아파트 103동, 104동 및 105동의 1층, 6층, 11층 및 16층에 계측기를 설치하여 발파작업으로 인한 진동 및 폭음이 층별로 미치는 영향을 검토하고자 하였다.검토하고자 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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