In this study, the blast-induced vibration effects on the structural stability of the adjacent tunnel and the stability were estimated with respect to the allowable peak particle velocity (PPV). The blasting distance from the tunnel satisfying the allowable PPV was estimated based on the analytical solutions, United States Bureau of Mines (USBM) suggestions, and the equations used in the subway in Seoul. The allowable blasting distance was estimated by using finite difference analysis (FDA) and the behavior of the concrete lining and rock bolts was examined and the stability of those was estimated during the blast. Research results show that the blast-induced vibration effects on the structural stability are negligible for the concrete lining but relatively large for the rock bolts.
In order to identify the characteristics of the propagation depending on delay time (20, 25 ms) and priming location (top priming, middle priming, bottom priming), test blasts were carried out a total of 4 times using different spacing, burden, drilling length, charge per delay and was derived the formula to predict blast vibration. This study investigated the characteristics of vibration by analysis of the nomogram and prediction of Peak Particle Velocity (PPV) from delay time and priming location by the formula to predict ground vibration. And it analyzed the trends of vibration increase by standards charge 0.5, 1.6, 5, 15 kg. Standards charge is "Blasting design and construction guidelines to road construction" by the Ministry of Land, Infrastructure and Transport. Depending on the charge in favor of vibration control method is proposed. Thus, when the design was to be used as a variable.
Kim, Nag Young;Ryu, Jae-Ha;Ahn, Jae-Kwang;Park, Duhee;Son, Murak;Hwang, Young-Cheol
Journal of the Korean Geotechnical Society
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v.31
no.4
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pp.45-55
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2015
The stability of the adjcent structures or slopes under blasting is typically evaluated using an empirical vibration attenuation curve or dynamic numerical analysis. To perform a dynamic analysis, it is necessary to determine the blast load and the damping ratio of rock mass. Various empirical methods have been proposed for the blast load. However, a study on representative values of damping ratio of a rock mass has not yet been performed. Therefore, the damping ratio was either ignored or selected without a clear basis in performing a blast analysis. Selection of the dampring ratio for the rock mass is very difficult because the vibration propagation is influenced by the layout and properties of the rock joints. Besides, the vibration induced by blasting is propagated spherically, whereas plane waves are generated by an earthquake. Since the geometrical spreading causes additional attenuation, the damping ratio should be adjusted in the case of a 2D plane strain analysis. In this study, we proposed equivalent damping ratios for use in continuum 2D plane strain analyses. To this end, we performed 2D dynamic analyses for a wide range of rock stiffness and investigated the characteristics of blast vibration propagation. Based on numerical simulations, a correlation between the attenuation equation, shear wave velocity, and equivalent damping ratio of rock mass is presented. This novel approach is the first attempt to select the damping ratio from an attenuation relationship. The proposed chart is easy to be used and can be applied in practice.
Blast design equations based on the concept of scaled distances can be obtained from the statistical analysis on measured peak particle velocity data of ground vibrations. These equations represents the minimum scale distance of various recommendations for safe blasting. Two types of scaled distance widely used in Korea are the square root scaled distance (SRSD) and cube root scaled distance (CRSD). Thus, the design equations have the forms of $D/\sqrt{W}{\geq}30m/kg^{1/2}$ and $D/\sqrt[3]{W}{\geq}60m/kg^{1/3}$ in the cases of SRSD and CRSD, respectively. With these equations and known distance, we can calculate the maximum charge weight per delay that can assure the safety of nearby structures against ground vibrations. The maximum charge weights per delay, however, are in the orders of $W=O(D^2)$ and $W=O(D^3)$ for SRSD and CRSD, respectively. So, compared with SRSD, the maximum charge for CRSD increases without bound especially after the intersection point of these two charge functions despite of the similar goodness of fits. To prevent structural damage that may be caused by the excessive charge in the case of CRSD, we suggest that CRSD be used within a specified distance slightly beyond the intersection point. The exact limit is up to the point, beyond which the charge difference of SRSD and CRSD begins to exceed the maximum difference between the two within the intersection point.
Presently, working gas pipelines are being subjected to the influence of construction vibration. Especially on subway and road construction, gas pipelines are being influenced to construction vibration caused by use of construction equipment, passage of a large-sized vehicle and blasting. Buried gas pipelines are subjected to the influence of vibration caused by blast in the vicinity of pipeline, exposed gas pipelines are subjected to the influence of vehicle vibration. Therefore, in the study, it is developed to vibration prediction program of gas pipeline by analyzing measured construction vibration. This program is able to predict vibration of gas pipeline according to field conditions by using the results of structural finite element analysis and empirical equation by reliability analysis. And, this program contains the database of construction vibration. Additionally, this program is able to compute estimated blast vibration equation using measured blast vibration data in the field and to form graph of allowable charging gunpowder per delayed-action with the change of blast velocity. Therefore, field workers are able to predict construction vibration around gas pipeline and estimate safety of gas pipeline.
Kim, Woong-Soo;Lee, Kyoung-Woon;Lim, Han-Uk;Suh, Baek-Soo
Journal of Industrial Technology
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v.3
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pp.17-26
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1983
The blast vibrations were measured from 10 places through Seoul subway area to study their effects on the structures and to establish the safe blasting limits. For purpose of the present study, particle velocity only was recorded and analyzed, because it correlated most directly with damage. The results are as follows: (1) The proagation equation, $V=K(D/W^{1/3})^{-n}$ was obtained. Typical values could be found for n range from 1.7 to 1.5 and for k range from 48 to 138. (2) From the relationship between schmidt hammer rebound hardness and uniaxial compressive strength, $Sc=0.514{\times}(S.H)^{0.23}$, the compressive strength at any area can be assumed. (3) The use of AN-FO and other explosives with low detonation pressure may reduce vibration levels generated.
For the influence of the propagation law of stress wave at the coal-rock interface during the pre-blasting of the top coal in top coal mining, the ANSYS-LS/DYNA fluid-solid coupling algorithm was used to numerical calculation and the life-death element method was used to simulate the propagation of explosion cracks. The equation of the crushing zone and the fracturing zone were derived. The results were calculated and showed that the crushing radius is 14.6 cm and the fracturing radius is 35.8 cm. With the increase of the angles between the borehole and the coal-rock interface, the vibration velocity of the coal particles and the rock particles at the interface decreases gradually, and the transmission coefficient of the stress wave from the coal mass into the rock mass decreases gradually. When the angle between the borehole and the coal-rock interface is 0°, the overall crushing degree is about 11% and up to the largest. With the increase of the distance from the charge to the coal-rock interface, the stress wave transmission coefficient and the crushing degree of the coal-rock are gradually decreased. At the distance of 50 cm, the crushing degree of the coal-rock reached the maximum of approximately 12.3%.
Salman Ihsan;Shahab Saqib;Hafiz Muhammad Awais Rashid;Fawad S. Niazi;Mohsin Usman Qureshi
Geomechanics and Engineering
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v.35
no.2
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pp.121-133
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2023
The demand for cement and limestone crushed materials has increased many folds due to the tremendous increase in construction activities in Pakistan during the past few decades. The number of cement production industries has increased correspondingly, and so the rock-blasting operations at the limestone quarry sites. However, the safety procedures warranted at these sites for the blast-induced ground vibrations (BIGV) have not been adequately developed and/or implemented. Proper prediction and monitoring of BIGV are necessary to ensure the safety of structures in the vicinity of these quarry sites. In this paper, an attempt has been made to predict BIGV using artificial neural network (ANN) at three selected limestone quarries of Pakistan. The ANN has been developed in Python using Keras with sequential model and dense layers. The hyper parameters and neurons in each of the activation layers has been optimized using randomized and grid search method. The input parameters for the model include distance, a maximum charge per delay (MCPD), depth of hole, burden, spacing, and number of blast holes, whereas, peak particle velocity (PPV) is taken as the only output parameter. A total of 110 blast vibrations datasets were recorded from three different limestone quarries. The dataset has been divided into 85% for neural network training, and 15% for testing of the network. A five-layer ANN is trained with Rectified Linear Unit (ReLU) activation function, Adam optimization algorithm with a learning rate of 0.001, and batch size of 32 with the topology of 6-32-32-256-1. The blast datasets were utilized to compare the performance of ANN, multivariate regression analysis (MVRA), and empirical predictors. The performance was evaluated using the coefficient of determination (R2), mean absolute error (MAE), mean squared error (MSE), mean absolute percentage error (MAPE), and root mean squared error (RMSE)for predicted and measured PPV. To determine the relative influence of each parameter on the PPV, sensitivity analyses were performed for all input parameters. The analyses reveal that ANN performs superior than MVRA and other empirical predictors, andthat83% PPV is affected by distance and MCPD while hole depth, number of blast holes, burden and spacing contribute for the remaining 17%. This research provides valuable insights into improving safety measures and ensuring the structural integrity of buildings near limestone quarry sites.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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