Recently, as the demand for development and utilization of underground space is increasing worldwide, the blast damaged zone has become a major issue in constructing underground structures. In this study, to verify the explosion modelling method for blast-damaged zone (BDZ) around underground cavern, a series of small-scale test blasts was conducted using the concept of momentum trap. According to the test results, the input parameters to the numerical model (ANSYS LS-DYNA) were corrected. It is concluded that the suggested method of miniature blasting and numerical modelling using the MT concept well simulates the velocity of the MT projectile under given conditions.
Recently, as the demand for development and utilization of underground space is increasing worldwide, the blast damaged zone has become a major issue in constructing underground structures. In this study, numerical analyses were performed for modelling a small-scale blasting of rock plates using PFC3D and ANSYS LS-DYNA. In order to verify the analysis results, several test blasts were conducted. It is concluded from the study that the numerical modelling methods well simulate the crack propagation procedure near blast holes under given conditions.
Since there is 70% of the land in South Korea is forest, tunnel constructions by blasting are common for building railways and roads. The damage to the bedrock and the development of overbreak near the face of the tunnel during the blasting directly affect the safety of the tunnel and the maintenance after the construction. Therefore, there is a need to investigate the damage zone in the bedrock after the blasting. The damage zone changes the properties of the bedrock and decreases the safety. Especially, the coefficient of permeability of the damaged bedrock increases dramatically, which is considered very important in construction. There is a lack of research on the damage that bedrock is received with respect to the amount of explosives in blasting, which is required for the design of optimum support in blast excavation that maximizes the support of the bedrock. Therefore, in this research, numerical analysis was performed based on the field experiment data in order to understand the mechanical characteristics of the bedrock after to the blast load and to analyze the damage that the bedrock receives from the blast load. In addition, a method was proposed for selecting the optimum blast pressure for train tunnel design with respect to the damage zone.
This study focuses on the phenomenon that the blast damaged zone developed on rock slope surfaces can be affected by joint characteristics rather than by explosive power when the pre-splitting is applied to excavate a jointed rock slope. The characteristics of rock joints on a slope were investigated and categorized them into 4 cases. Also an image processing system has been used for comparing the distribution pattern of rock blocks. From this investigation, it was found that the rock blocks bigger than 2,000 mm occupied 42% in the case of single joint set and it showed the well efficiency of pre-splitting blast. In cases of 2~3 parallel joint sets and 2~3 intersecting joint sets are developed on rock surfaces, the rock blocks in the range of 1,000~2,000 mm occupied 43.6% and 35.8%, respectively, and it showed that the efficiency of pre-splitting was decreased. When more than 3 joint sets are randomly developed, however, the rock blocks in the range of 250~500 mm occupied 35% and there was no block bigger than 1,000 mm. This denotes that the blasting with pre-splitting was not effective. The numerical analysis using PFC2D showed that the blast damaged zone in a rock mass could be directly influenced by the pre-splitting. It is, therefore, required to investigate the discontinuity pattern on rock surfaces in advance, when the pre-splitting method is applied to excavate jointed rock slopes and to apply a flexible blating design with a consideration of the joint characteristics.
Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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2003.03a
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pp.681-688
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2003
Rock damage induced by blasting can not be avoided during tunnel construction and may affect tunnel stability. But the mutual interaction between tunnel blasting design and tunnel stability design is generally not considered. Therefore this study propose a methodology to take into considration the results of the blasting damage in tunnel stability design. Rock damage is evaluated by dynamic numerical analysis for the most common blasting pattern adopted in road tunnel. Damage zone is determined by using the continuum damage model which is expressed as a function of volumetric strain. And the damage effect is taken into account by the damaged rock stiffness and the damaged failure criteria in tunnel stability assessment. The extend of plastic zone and deformation increase compared to the case of not considering blast-induced rock damage.
Damage and overbreak of the remaining rock induced by blasting can not be avoided during tunnel construction which may result in either short-term or long-term tunnel instability. Therefore, in this paper, a methodology to take into account the effect of blast-induced damage in tunnel stability assessment is proposed. Dynamic numerical analysis was executed to evaluate damage and overbreak of the remaining rock for the most common blasting pattern in road tunnel. Rock damage was quantified by utilizing the damage variable factor which is adopted proposed in continuum damage mechanics. The damaged rock stiffness and the damaged failure criteria are used to consider the effect of rock damage in tunnel stability analysis. The damaged geological strength index of the damaged rock was newly proposed from the relationship between deformation modulus and geological strength index. Also the Hoek-Brown failure criteria of the damaged rock was obtained using the damaged geological strength index. Analysing the tunnel stability with the consideration of the blast-induced damage of remaining rock, it was found that the extend of plastic zone and deformation increased compared to the undamaged rock. Therefore the short-term or long-term tunnel stability will be threatened when the rock damage from blasting is ignored in the tunnel stability analysis.
Kim, Hyon-Soo;Kang, Hyeong-Min;Jung, Sang-Sun;Kim, Seung-Kon;Cho, Sang-Ho
Explosives and Blasting
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v.31
no.2
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pp.6-13
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2013
Recently, complaints or environmental problems caused by the noise and dust generated from crusher of the mine and quarry are emerging. Therefore mining facilities such as crushers and mills have been installed in an underground. In order to facilitate crusher equipments in the underground, excavation of large space is required and then the stability of the large space underground structure is an important issue. In this study, the blast experiments, which use a block of the limestone, are performed. Based on the blast experiments, the numerical model was prepared and simulated using dynamic fracture process analysis code(DFPA) with considering the rising time of applied borehole pressure and microscopic tensile strength variation. Comparing the non-dimensional crack length and no-dimensional tensile strength obtained from blast experiments and numerical analyses, the input parameters of DFPA code for predicting a radial tensile crack in limestone blasting were determined.
The conventional bench blasting method uses the bottom initiation in all blast holes in a round, whereas the MDS (mixture detonation system) method applies the bottom and top initiations alternately according to the spatial position or temporal sequence of each blast hole. The former and latter are respectively called the SMDS (spatial MDS) and TMDS (temporal MDS) methods. Another variant called MMDS (modified MDS) is designed for the specific use in the site having a fly-rock problem. This study compares the MDS method to the conventional method in the aspect of rock fracturing effect. The comparison is made by numerical simulations for a two-row bench blasting model in the LS-DYNA. The SPH-FEM coupling method is utilized for constructing the blasting model. The SPH elements are used for the rock in the near-field region of the blast holes, and the FEM elements for that in the far-field region. The RHT material model is used for the rock. As a result of the simulations, it was found that up to 0.4 m deeper damaged zone was appeared in the SMDS method than in the conventional method for the case of the burden 1.6 m and bench height 3.0 m. In addition, the fly-rock velocity to the normal direction of the bench slope was appeared about 2.0 m/s lower in the MMDS method compared to the other methods.
Kim, Jong Woo;Kim, Min Sik;Lee, Dong Kil;Park, Chan;Jo, Young Do;Park, Sam Gyu
Tunnel and Underground Space
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v.24
no.3
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pp.212-223
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2014
In this study, the stability analyses for metal mine roadways at a great depth were performed. In-situ stress measurements using hydrofracturing, numerous laboratory tests for rock cores and GSI & RMR classifications were conducted in order to find the physical properties of both intact rock and in-situ rock mass distributed in the studied metal mine. Through the scenario analysis and probabilistic assessment on the results of rock mass classification, the in-situ ground conditions of mine roadways were divided into the best, the average and the worst cases, respectively. The roadway stabilities corresponding to the respective conditions were assessed by way of the elasto-plastic analysis. In addition, the appropriate roadway shapes and the support patterns were examined through the numerical analyses considering the blast damaged zone around roadway. It was finally shown to be necessary to reduce the radius of roadway roof curvature and/or to install the crown reinforcement in order to enhance the stability of studied mine roadways.
Electronic detonators are now widely used in various construction sites and quarry mines. Including the sites where safety-thing is located nearby, Cases of using electronic detonators are increasing to maximize operational efficiency by improving blast fragmentation or reducing the cost of secondary blasting. This case study is about applying for electronic detonators on zone 00 construction site, which is the part of urban area metropolitan express rail A line project. Although the project was initially planned to utilize non-electric detonators, Electronic detonators are considered as the solution not only for safe and fast excavation, but also to minimize civil complaint and the damage of safety-thing. By applying electronic detonators, we were able to satisfy environmental regulations standards and prevent nearby safety-thing from getting damaged.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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