본 연구에서 중첩모델링파형과 SN. 1 본발파 파형을 이용한 동적수치해석을 실시 할 것이다. 발파하중으로 작용시킬 진동파형은 전절에서 보정 및 중첩모델링을 실시 한 60m에서 측정된 SN. 1의 중첩모델링파형과 SN. 1의 본발파 파형이다.
다음 Figure 7.3~7.4는 중첩모델링파형으로써 최대진동속도는 진행성분의 경우 360.7mm/sec, 수직성분의 경우 301.3mm/sec이다. Figure 7.5~7.6은 60m에서 실 제 측정된 SN. 1 본발파 파형을 보정한 것으로써 진행성분의 경우 545.7mm/sec, 수직성분의 경우 398.6mm/sec이다.
0 100 200 300 400 500 600
-500 -400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400 500
Velocity (mm/sec)
Time (ms)
Peak velocity 360.7mm/sec
Fiure 7.3 Superposition waveform of longitudinal component
0 100 200 300 400 500 600
-300 -200 -100 0 100 200 300
Velocity (mm/sec)
Time (ms)
Peak velocity 301.3mm/sec
Figure 7.4 Superposition waveform of vertical component
0 100 200 300 400 500 600 -600
-400 -200 0 200 400 600
Velocity (mm/sec)
Time (ms)
Peak velocity 545.7mm/sec
Fiure 7.5 SN. 1 waveform of longitudinal component
0 100 200 300 400 500 600
-500 -400 -300 -200 -100 0 100 200 300 400
Velocity (mm/sec)
Time (ms)
Peak velocity 436.1mm/sec
Figure 7.6 SN. 1 waveform of vertical component
7.4 7.4 7.4 동적수치해석 7.4 동적수치해석 동적수치해석 동적수치해석 결과 결과 결과 결과
중첩모델링 파형과 실측파형인 SN. 1 본발파 파형에 대한 동적수치해석을 통하여 발파공법 적용에 따른 150m 지점에 위치한 구조물의 안정성 평가를 실시하였다. 발 파공법에 대한 구조물의 안정성 평가는 일반적으로 구조물이 위치한 지점의 지반진 동속도를 기준으로 하기 때문에 본 해석모델의 150m지점에서의 진동속도를 동적수 치해석을 통해 예측하였다.
해석결과 중첩모델링 파형을 발파하중으로 작용시켰을 경우 150m지점에서 최대진 동속도는 1.75mm/sec가 발생할 것으로 예측되었으며, 150m지점 단일공파형의 중첩 모델링 결과의 예상 진동속도는 1.64mm/sec로써 동적수치해석을 통해 0.11mm/sec 의 근소한 차이의 진동수준을 예측하였다.
다음 Table 7.6은 동적수치해석결과와 중첩모델링에 의해 예측된 예상 진동속도 를 비교한 것이다. Figure 7.7~7.8은 중첩모델링 파형을 이용한 동적수치해석의 결 과 발생한 60m와 150m에서의 각 성분별 진동속도파형을 도시한 것이다. 또한 Figure 7.9~7.10은 동적수치해석 결과 수치모델 내에 나타난 X방향 진동속도와 Y 방향 진동속도의 분포를 도시한 것이다.
Table 7.5 Compare dynamic analysis result with superposition result Velocity
(mm/sec)
Superposition result Dynamic analysis result
60m 150m 60m 150m
Longitudinal
component 9.91 1.64 9.86 1.75
Vertical
component 4.83 1.27 5.65 0.85
Figure 7.7 Longitudinal component waveform of 60m and 150m on the dynamic analysis used superposition modeling waveform
Figure 7.8 Vertical component waveform of 60m and 150m on the dynamic
Figure 7.9 X-velocity distribution on the dynamic analysis used superposition modeling waveform
Figure 7.10 Y-velocity distribution on the dynamic analysis used superposition modeling waveform
SN. 1 본발파 파형을 이용한 동적수치해석의 경우 150m지점에서 최대진동속도는 1.22mm/sec가 발생할 것으로 예측되었으며, 실제 150m지점 측정한 최대진동속도는 1.17mm/sec로써 동적수치해석을 통해 0.05mm/sec의 아주 근소한 차이의 진동수준 을 예측하였다. SN. 1 본발파 파형을 이용한 동적수치해석 결과를 바탕으로 본 연구 에서 수행한 동적수치해석의 적정성을 판단하였다.
다음 Table 7.6은 동적수치해석결과와 60m와 150m에서 실측된 진동속도를 비교 한 것이다. Figure 7.11~7.12은 SN. 1 본발파 파형을 이용한 동적수치해석의 결과 발생한 60m와 150m에서의 각 성분별 진동속도파형을 도시한 것이다. 또한 Figure 7.13~7.14은 동적수치해석 결과 수치모델 내에 나타난 X방향 진동속도와 Y방향 진 동속도의 분포를 도시한 것이다.
Table 7.6 Compare dynamic analysis result with measuring result Velocity
(mm/sec)
Measuring result Dynamic analysis result
60m 150m 60m 150m
Longitudinal
component 15 1.17 16.4 1.22
Vertical
component 7 1.13 7.7 1.16
Figure 7.11 Longitudinal component waveform of 60m and 150m on the dynamic analysis used SN. 1 waveform
Figure 7.12 Vertical component waveform of 60m and 150m on the dynamic
Figure 7.13 X-component velocity distribution on the dynamic analysis used SN. 1 waveform
Figure 7.14 Y-component velocity distribution on the dynamic analysis used SN. 1 waveform
이러한 결과로 미루어볼 때 설계단계에서 적절한 단일공 파형이나 시추공발파파형 을 획득하여 조건을 변화시킨 중첩모델링을 통해 파형을 획득한다면 보다 정확한 발 파동적수치해석을 수행할 수 있을 것으로 생각된다.
8.
8.
8.
8. 결 결 론결 결 론론론
본 연구는 단일공 및 시추공 시험발파 파형을 중첩모델링 하여 획득한 진동속도파 형을 발파 동적수치해석의 발파하중으로 작용시키는 기법에 관한 연구로써 사전설계 단계에서 실시하는 시추공 발파의 자료를 활용하여 발파시공단계에서 발생할 수 있 는 현장 인근 구조물 등에 대한 사전영향평가방법에 관하여 연구하였다.
1. 연구지역에서 계측된 단일공 파형을 이용한 중첩모델링을 통해 본발파 파형은 물론 동일조건으로 발파를 실시하여 측정된 발파 파형에 대한 시차분석 및 파형예측 이 가능하였고 이를 통해 중첩모델링에 대한 타당성을 확보하였다.
2. 발파진동은 거리의 변화에 따라 그 주파수 특성이 변하게 된다. 따라서 원거리 에서 측정된 데이터를 단순히 증폭만을 실시하여 발파지점의 파형으로 이용하는 것 은 발파진동의 주파수특성을 반영하지 못한다는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 최 소화하기 위해, 본 연구에서는 측정데이터 중 발파지점과 최단거리인 60m에서 측정 된 진동속도파형을 이용하였다.
3. 지금까지는 원거리에서 측정한 진동속도파형을 발파지점의 파형으로 변환하는 데 있어 해당지역에서 측정한 최대진동속도의 회귀분석을 통해 획득한 발파진동예측 식을 활용하여 보정을 실시했지만 발파진동의 3성분은 각각 진동감쇠특성이 다르게 나타나기 때문에 일률적으로 3성분 모두에 동일한 발파진동예측식을 적용하는 것은 다소 문제가 있을 것으로 사료되어 본 연구에서는 각 성분별 감쇠특성을 파악하여 발파지점의 진동속도파형으로 보정을 실시하였다.
4. 60m에서 측정한 진동속도파형을 보정한 발파지점의 단일공 진동파형을 뇌관의 지연시차와 발파공 배열에 의해 발생하는 기폭초시 오차를 적용한 중첩모델링을 실 시하여 동적수치해석에 이용될 진동파형으로 변환하였고 이 파형을 발파하중으로 작 용시킨 동적수치해석을 통해 60m와 150m에서의 진동속도를 예측하여 실측값과 비 교하였다.
5. 동적수치해석결과 중첩모델링파형의 경우 6.5%의 감쇠율을 적용하였을 때 60m에서 9.8mm/sec, 150m에서 1.75mm/sec의 최대진동속도가 예측되었으며 각 위치의 단일공파형을 중첩모델링한 결과 역시 60m에서 9.91mm/sec, 150m에서 1.64mm/sec로써 수치해석결과와 0.1mm/sec의 근소한 차이를 보였다.
6. 실측파형인 SN. 1 본발파 파형의 경우 5.5%의 감쇠율을 적용 하였을 때 60m 에서 16mm/sec, 150m에서 1.22mm/sec의 최대진동속도가 예측되었으며 각 위치에 서 실측한 진동속도는 60m에서 15mm/sec, 150m에서 1.17mm/sec의 최대진동속도 가 계측되어 수치해석결과와 0.05mm/sec의 아주 근소한 차이를 보였다.
7. 기존의 진동속도파형을 이용한 발파 동적수치해석기법은 시추공발파를 그대로 모사하거나, 시험발파를 통해 획득한 실측진동파형을 이용한 동적수치해석을 수행하 였다. 하지만 시추공발파는 단일공 수준의 진동수준과 지속시간을 가진 파형으로써 실제 시공단계에서 발생할 수 있는 발파진동파형과는 감쇠특성에 있어 다소 차이가 있을 수 있다. 시험발파를 통해 획득한 실측진동파형 역시 시공단계에서 실규모 발 파를 선행해야한다는 단점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서 수행한 단일공 파형 의 중첩모델링을 통해 발파조건의 변화에 따른 진동파형을 획득하고, 이 파형을 활 용한 동적수치해석을 실시함으로써 사전설계 단계에서 발파공법의 적용에 따른 주변 암반이나 구조물에 발생 가능한 피해의 범위를 산정하는 평가 자료로 활용할 수 있 을 것이다.
향후 지속적인 연구를 통해 파형 변환에 있어 주파수 특성까지도 변환시키는 방법 에 대한 연구가 필요할 것이며 발파공의 디커플링효과나 장약량 변화에 따른 파형 변화특성에 대한 보다 심도 있는 연구가 수행되어 보다 정밀한 발파 동적수치해석을 수행하여야 할 것이다.
참 참 참
참 고 고 고 문 고 문 문 헌문 헌헌헌
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어느덧 2년간의 대학원 생활을 마치려는 이 시점에서 저에게 항상 힘과 용기를 북 돋아 주신 모든 분들게 이 좁은 지면상으로나마 감사의 말씀을 전합니다.
먼저 학부시절부터 대학원을 졸업하는 이 시점까지 항상 사랑으로 보살펴 주시고, 많은 가르침을 주신 강추원 교수님께 진심으로 감사드립니다. 그리고 저의 부족한 논문을 심사해주시느라 고생 많으신 박천영 교수님과 고진석 교수님, 언제나 열정적 인 강의와 끊임없는 관심을 주신 박영석 교수님, 한오형 교수님 이제는 은퇴하셔서 아쉬움 마음이 끝이 없는 이창신 교수님, 양해승 교수님, 서동우 교수님께도 깊은 감 사의 말씀 전해드리고 싶습니다.
2년이란 시간동안 암석역학실험실이란 곳에서 좋은 선후배님과의 만남도 많았습니 다. 원우회 선배님들이신 원연호 선배님, 김영희 선배님, 추영래 선배님, 한남철 선배 님, 조영동 선배님, 노영배 선배님, 강성승 선배님, 박정봉 선배님, 문창일 선배님, 최태홍 선배님, 김재웅 선배님, 김종인 선배님, 위장복 선배님, 이섭 선배님, 강석곤 선배님, 강성진 선배님, 박기동 선배님, 윤석 선배님, 황남순 선배님, 안기호 선배님, 김연수 선배님, 이창원 선배님, 이창훈 선배님, 이수연 선배님, 오현 선배님, 유기정 선배님, 박윤석 선배님, 김수로 선배님, 김영석 선배님, 정순오 선배님, 김윤택 선배 님, 최강일 선배님, 승민이 형께 감사드립니다. 짧은 기간이었지만 함께 시간을 보낸 규용이 형, 훈재형, 대웅이에게도 감사의 말을 전하고 싶습니다.
또한 항상 많은 시간을 보낸 실험실 식구인 박현식 선배님, 호민이 형, 복현이 형, 동조, 태철이, 상곤이, 두성이, 도형이, 하림이에게 고마움을 전합니다. 또 대학원 생 활동안 많은 도움을 준 대학원 동기인 청신이에게도 고맙다는 말을 전하고 싶습니 다.
같은 실험실은 아니지만 항상 밝고 따뜻하게 대해주신 김종균 선배님, 영인이 형, 대우 형, 성태 형, 인희, 태진이에게도 고마움을 전합니다.
또 내가 힘들때 항상 힘이 되어 준 친구 호연이, 현오, 승욱이 그 밖에 많은 친구 들에게도 감사의 말을 전합니다.
항상 든든하게 내 곁을 지켜주는 큰누나 ,큰 매형, 작은 누나, 작은 매형 그리고 예쁜 우리 조카들, 내 착한 동생 미연이에게도 감사의 말을 전합니다. 또 예쁜 딸을