• 한국지반공학회논문집
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• 제16권5호
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• pp.129-140
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• 2000

최근들어 핵폐기물 지하처분장을 중심으로 터널굴착에 의한 주변 암반의 손상상태와 암반특성의 변화를 정량적으로 평가하기 위한 시도가 이루어지고 있다. 이는 암반의 지지력을 적극적으로 이용하는 NATM개념에 의해 터널을 시공할 셩우 안정성 해석과 최적 보강설계를 위해 필수적인 사항으로 고려된다. 그러나 현재까지 암반 손상영역을 평가하기 위해 제시된 여러 방법들은 아직까지 그 적용성과 타당성이 충분히 검증되지 못한 실정이다. 이 연구에서는 코어시추, 실험실시험, 발파진동측정, 보어홀 카메라 등의 여러 방법에 의해 손상영역을 정량적으로 평가하고자 하였으며 가 방법의 적용성을 검토하였다. 암반상태 및 발파조건을 달리하여 시험발파를 수행하였으며 발파 후에 터널벽면에 수직하게 시추를 하여 암석코어를 채취한 뒤 손상정도에 따른 암석의 물리적, 역학적 특성들？ 변화를 정량적으로 나타내고자 하였다. 코어 채취후 시축공에 보어홀 카메라를 사용하여 손상영역을 시각적으로 판별하고자 하였으며 발파진동 측정결과로부터 손상영역을 예측하고 채취한 암석시표에 대한 실험실시험 결과와 비교하여 적용성을 검토하였다.

• 터널과지하공간
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• 제31권1호
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• pp.52-65
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• 2021

본 연구에서는 멕시코시티 외곽에 있는 프로판 저장기지인 PEMIX 터미널에서 발생한 프로판 누출에 따른 증기운 폭발을 분석하였다. 누출된 4750 kg의 프로판에 대한 TNT 등가량은 9398 kg으로 평가되었다. 폭원으로부터 40~400 (m) 떨어진 지점에서의 최대과압, 양의 압력 지속시간, 충격량과 같은 폭발변수를 TNT 등가법과 다중에너지법을 적용하여 구하였다. 폭발 변수들을 이용하여 구한 프로빗 함수를 적용하여 폐 손상, 고막 파열, 머리 충격, 전신 전위 충격으로 인한 손상 확률을 평가하였다. 고려한 모든 거리에서 다중에너지법을 이용하여 구한 최대과압이 TNT 등가법을 적용하여 구한 최대과압보다 큰 것으로 나타났으나, 200 m 이후 지점부터는 큰 차이가 없는 것으로 평가되었다. 다중에너지법에 의해 구해진 최대과압을 적용하여 구조물 손상 범위를 평가한 결과 폭원으로부터 100 m 이내에 있는 구조물의 경우 완전히 붕괴될 것으로 예측되고, 400 m 떨어진 구조물의 유리창도 거의 파손될 것으로 추정되었다. 폐 손상에 의한 사망 확률은 충격파 진행방향으로 위치하고 있는 인체의 자세에 따라 달라지는 것으로 나타났으며, 인체 주변에 반사면이 있는 경우 사망 확률이 가장 큰 것으로 평가되었다. 충격파가 폐 손상, 고막 파열, 머리 충격, 전신 전위 충격에 미치는 영향을 평가한 결과 전신 전위 충격 < 폐 손상 < 고막파열 < 머리 충격 순으로 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제32권2호
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• pp.160-172
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• 2022

현재 국내 화약류 간이저장소에 대한 설계 규정은 화약류 저장량이 적다는 이유로 구조기준은 구조물의 벽체 종류 및 두께에 대한 기준만이 제시되어 있다. 이러한 이유로 간이저장소 내부 폭발 시 2차 피해에 대한 우려가 있어 현재의 기준에 대한 재검증이 필요하다. 본 연구에서는 간이저장소 내부에서 TNT 15 kg 폭발을 가정하여 강건설계 실험설계법 및 수치해석을 실시하였다. 수치해석 결과를 토대로 동일 시간 조건에 발생하는 구조물의 변위를 분석하였으며 이를 통해 기여도 평가를 실시하였다. 기여도 평가 결과 콘크리트 두께가 가장 기여도가 높은 것으로 파악되었으며, 콘크리트 강도 및 철근 배열의 경우 콘크리트 두께에 비하여 낮은 수준의 기여도를 보였다. 철근 직경의 경우 구조물 변위에 대한 기여도가 현저히 낮은 것으로 파악되었다. 또한 현재 적용되고 있는 간이저장소에 대한 구조기준은 방폭성능이 부족하여 새로운 설계기준을 제시할 필요가 있었으며 이를 위해 추후 해석 및 실제 실험에 적용할 설계 인자를 선정하였다. 콘크리트 두께의 경우 발생 변위의 양상을 고려하여 15 cm, 콘크리트 강도는 입구 배출 압력을 고려하여 일반 콘크리트, 철근 배열은 발생 변위의 평균이 가장 작은 인자, 철근 직경의 경우 발생 변위의 차이가 낮아 경제성을 고려하여 가장 작은 수준의 인자를 설계변수로서 선정하였다.

• 기술사
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• 제23권2호
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• pp.81-93
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• 1990

서울 지하철 3,4호선은 고층빌딩, 각종 상점및 문화재등이 위치하고 있는 도심지를 통과하기 때문에 발파로 인한 지반의 진동이 이들 시설물 및 인체에 큰 영향을 미치고 있다. 따라서 지반 진동으로 인한 피해를 방지하기 위하여 발파진동치의 크기를 여측하고, 또 주어진 한계치내에서 지반당 최대 장약량을 산정함으로써 시설물의 피해 방지와 아울러 효과적인 시공을 도모토록 하는데 본 연구의 목적이 있다. 이를 위하여 3,4호선 건설 예정지를 자유면의 수에 따라 1) 오푼컷트 공법에서 바닥파기, 2) 오푼컷트 공법에서 계단발파, 3) 턴널의 심발 발파, 4)심발 발파후의 틴널발파등으로 나누고, 한국에서 생산되는 폭약중 제란틴, 초안폭약, 함수폭약을 위 4가지 조건과 암질이 서로 다른곳 10개 지역을 선정하여 시험발파를 하면서 Sprengneter, VME, Rion 등 진동 측정기로 측정하여, 다음과 같은 결과식을 구하였다. V=K(D / Wb)$^{-n}$ 에서 n 및 k는 각각 1.60-l.78, 48-138이다. 따라서 위 결과식을 이용하여 현장에서 쉽게 장약량등 발파방법을 결정할 수 있도록 nomogram 등을 제시하였다. 이상의 연구 결과를 토대로 효과적인 건설을 할 수 있었기에 금반 그 내역을 발표코저 한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제35권5호
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• pp.5-19
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• 2019

암반으로 구성되어 있는 급경사($65^{\circ}{\sim}85^{\circ}$)비탈면이 장기간 안정한 상태로 유지되고 있는 자연현상을 고려할 때, 설계 및 초기 시공 단계에서 위와 유사한 지반 상태로 이루어진 깎기 암반비탈면에 대해 1:0.5(발파암 경사 기준)보다 급한 경사를 적용할 수 있을 것이다. 급경사로 설계 가능한 양호한 연속체 암반비탈면의 안정성을 검토하는 과정에서, 설계실무 측면에서 범용적인 암반강도정수 산정방법이 필요하게 되었다. Hoek 등(2002)이 수정 보완하여 발표한 Hoek-Brown 파괴기준과 GSI분류는 불연속구조의 영향을 충분히 고려한 암반특성화 시스템으로 평가되었으며, 응력변화에 따라 등가 Mohr-Coulomb 강도정수(등면적법)를 산출하는 방법을 제안하였다. 비탈면에서는 등가 M-C 강도정수가 최대구속응력(${{\sigma}^{\prime}}_{3max}$ 또는 수직응력)변화에 따라 민감하게 변화하므로 실무적으로 활용하기에 어려운 점이 있다. 이 연구에서는 양호한 연속체 암반비탈면에 대해 최대구속응력 범위이내에서 범용적으로 적용할 수 있는 강도정수산정방법(등각분할법)을 H-B 파괴기준을 응용하여 제안한다. 등각분할법 강도정수(A)의 타당성 및 적용성을 평가하기 위해, 연구대상 암반비탈면을 기존 실시설계 현장 인근에 있는 급경사 비탈면에서 암석종류별(화성암, 변성암, 퇴적암)로 선정하고, Hoek이 제시한 등가 M-C 강도정수(등면적법)들과 비교 분석하였다. 등면적법 및 등각분할법 등가 M-C 강도정수는 기본적인 자료인 기존 실시설계 현장의 실내 암석 삼축압축시험과 연구대상 암반비탈면의 불연속구조의 특성조사(Face Mapping)를 통해 RocLab 프로그램(H-B 파괴기준을 기본으로 전산화된 지반정수 산정 소프트웨어)을 활용하여 산정하였다. 산정된 등면적법 등가 M-C 강도정수는 상호 연동되어 점착력과 내부마찰각이 아주 크거나($45^{\circ}$ 이상) 작게 나타났다. 등각분할법 등가 M-C 강도정수는 등면적법 등가 M-C 강도정수의 중간 정도이며, 내부마찰각은 $30^{\circ}{\sim}42^{\circ}$의 범위를 보인다. 연구대상 암반비탈면의 등각분할법 강도정수(A)와 기존 실시 설계 현장에서 연구대상 암반비탈면과 유사한 암반상태(동일 등급 RMR)에 적용한 강도정수(B)와 비교 분석하고, 이 지반정수들로 적용한 비탈면 안정해석(한계평형해석과 유한요소해석) 결과를 통해 제안한 등각분할법의 적용성을 간접적으로 평가하였다. A와 B의 강도정수 차이는 10% 정도이다. 한계평형해석 결과(우기 기준), A적용 안전율(Fs)=14.08~58.22(평균 32.9), B적용 안전율(Fs)=18.39~60.04(평균 32.2)이며, 각 동일한 암석종류에 따라 상호 유사하게 나타났다. 유한요소 해석 결과, A적용 변위=0.13~0.65mm(평균 0.27mm), B적용 변위=0.14~1.07mm(평균 0.37mm)으로 매우 유사하다. H-B 파괴기준을 응용하여 등각분할법으로 산출한 지반 정수를 실무적인 전단강도로 적용할 수 있는 적용성 평가에서 유의미한 결과를 확인할 수 있었다.

• 화약ㆍ발파
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• 제37권2호
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• pp.22-30
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• 2019

화약을 이용하여 작업하는 현장에서는 발파에 의해 발생되는 소음과 진동의 영향으로 작업상 많은 제약을 받는다. 최근에 민원 발생 증가 및 보안물건에 대한 환경규제 기준이 대폭 강화되고 있는 추세이다. 때문에 보안물건이 근접해 있는 경우 일반적으로 기계식굴착에 의해 작업이 이루어지고 있다. 기계식굴착 공법은 발파공법에 비해 소음과 진동을 저감시키는 장점을 갖고 있으나 굴착하고자 하는 암반의 상태에 따라서 계획 보다 시공성이 떨어지는 경우가 발생되기도 한다. 일반적으로 굴착암이 극경암에 가까울수록 시공성이 낮아진다. 본고에서는 전자뇌관을 사용하여 보안물건이 초근접해 있는 공사구간을 시공한 사례에 대해 설명하고자 한다. 당 현장은 인근에 보안물건(철도)이 근접(9.9m)해 있어 암파쇄 굴착공법으로 설계가 되어 시공하던 중, 극경암 노출에 따른 시공성 저하 및 공사기간 단축을 위한 대안 공법으로 전자뇌관을 이용한 시공을 검토하게 되었다. 전자뇌관 이용한 발파작업으로 주변 보안물건에 미치는 영향을 최소화 하면서 시공성과 경제성을 극대화 할 수 있었다. 한화에서 생산하는 하이트로닉($HiTRONIC^{TM}$)은 혁신적인 안정성과 높은 기폭 신뢰성을 갖고 있어 초정밀발파가 가능하다. 전자뇌관은 철도 및 고속도로현장, 대형 석회석 광산을 비롯한 도심지 터파기 등에서 널리 사용되고 있다.

• 터널과지하공간
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• 제24권4호
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• pp.282-288
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• 2014

스토핑 채광법은 현재 가장 보편적으로 이용되고 있는 지하 금속광 채광법 중 하나이다. 그러나 채광과정에서 발생하는 확정선외 혼입은 광산 전반의 생산성을 떨어뜨리며 때때로 폐광의 주요 원인을 제공하기도 하여 그 예측과 관리가 시급한 실정이다. 이를 위해 본 연구는 서 호주의 한 지하광산에서 조사한 자료를 바탕으로 인공 신경망(ANN)을 이용하여 보다 신뢰성 있는 확정선외 혼입 예측모델을 제시하였다. 또한, 연결가중 알고리즘(CWA)에 의한 요인분석을 통해 확정선외 혼입의 영향인자에 대한 기여도 분석을 실시하였다. 제안된 확정선 외 혼입 예측 ANN 모델의 학습과 시험 단계의 상관계수는 0.9641과 0.7933으로 강한 상관관계를 보였으며, CWA분석결과 발파공 길이(BHL)과 절리 방향 안전계수(SFJ)의 기여도가 18.78%와 17.99%로 다른 인자에 비해 비교적 중요한 영향인자 임을 확인할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제4권2호
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• pp.132-143
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• 1994

Many methods and techniques to reduce ground vibrations are well known. Some of them are to adopt electric millisecond detonators with a sequential blasting machine or an initiating system with an adequate number of delay intervals. The types of electric detonators manufactured in korea include instantaneous, decisecond and millisecond delays but numbers of delay intervals are only limited from No.1 to No.20 respectively. It is not sufficient to control accurately millisecond time with these detonators in tunnel excavation. Sequential fire time refers to adding an external time delay to a detonators norminal firing time to obtain sequential initiation and it is determined by sequential timer setting. To reduce the vibration level, sequential blasting machine(S.B.M) with decisecond detonators was adopted. A total of 134 blasts was recorede at various sites. Blast-to-structure distances ranged from 20.3 to 42.0 meter, where charge weight varied from 0.24 to 0.75 kg per delay. The results can be summarized as follow: 1. The effects of sequential blasting machine on the vibration level are discussed. The vibration level by S.B.M are decreased approximately 14.38~18.05% compare to level of conventional blasting and cycle time per round can be saved. 2. The empirical equations of particle velocity were obtained in S.B.M and conventional blasting. V=K(D/W1/3)-n, where the values for n and k are estimated to be 1.665 to 1.710 and 93.59 to 137 respectively. 3. The growth of cracks due to vibrations are found but the level fall to within allowable value.

• 터널과지하공간
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• 제31권6호
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• pp.508-519
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• 2021

본 연구에서는 발파 시 사람과 주변 환경에 영향을 끼치는 발파진동(peak particle velocity, PPV)을 예측하는 모델을 개발하였다. PPV를 예측하기 위해 kNN(k-nearest neighbors), CART(classification and regression tree), SVR(support vector regression), PSO(particle swarm optimization)-SVR 알고리즘을 이용한 4가지 머신러닝 모델을 개발하고 상호 비교하였다. 머신러닝 모델을 훈련하기 위해 경상남도 창원시에 있는 욕망산을 연구지역으로 선정하고 1048개의 발파 데이터를 획득하였다. 발파 데이터는 천공장, 저항선, 공간격, 최대지발장약량, 비장약량, 총공수, 에멀전비율, 이격거리, PPV로 구성되었다. 훈련된 모델들의 성능을 평가하기 위한 지표 값으로 MAE(mean absolute error), MSE(mean squared error), RMSE(root mean squared error)를 사용하였다. 평가결과 PSO-SVR 모델이 MAE, MSE, RMSE가 각각 0.0348, 0.0021, 0.0458으로 가장 우수한 예측 성능을 나타냈다. 마지막으로 개발된 머신러닝 모델을 이용하여 주변 환경에 영향을 끼치는 정도를 예측하는 방법을 제시하였다.

• 터널과지하공간
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• 제32권4호
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• pp.272-284
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• 2022

본 연구에서는 개발 중인 전단농화유체(shear thickening fluid) 기반의 발파전색재료와 밀폐 플러그 장치의 효과를 평가하기 위하여 터널발파를 수행하였다. SAV-Cut공법을 적용하고 있는 터널현장에 STF 단일전색 및 STF 전색재를 플러그와 결합하여 적용하였고, 기존 방식의 모래전색을 적용한 케이스와 굴진율 및 파쇄입도를 비교하였다. 터널 굴진율은 3차원 레이저 스캐너를 이용하여 평가하였다. STF 전색재료와 STF 전색재료에 플러그를 결합한 경우 모래전색 대비 각 5.7, 5.36% 정도 굴진율이 향상되는 것을 확인하였다. 파쇄입도의 경우 STF 전색재료를 적용하였을 경우 가장 좋게 나타났으며, 모래 전색케이스와 비교하였을 때 약 61% 파쇄입도가 감소하였다. 그러나 플러그 장치적용에 따른 뚜렷한 발파 효과 향상은 관찰되지 않았다.