Study on Stiffness Variation of Rock Bolt Grout by the Blast Vibration in the Underground Cavern

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지하 공동 내 발파진동으로 인한 록볼트 그라우트 강성 변화 연구

정진¹⁾· 김기호²⁾· 문홍주²⁾· 노영목²⁾· 장원일²⁾*

Study on Stiffness Variation of Rock Bolt Grout by the Blast Vibration in the Underground Cavern

Jin Jung, Ki-Ho Kim, Hong-Ju Mun, Young-Mok Noh and Won-Yil Jang* (Received 13 December 2013; Final version Received 14 February 2014; Accepted 20 February 2014)

Abstract : There is a growing trend towards underground space application in these days. Rock bolt system is known as the most economic system to support reinforcement of the origin rock conditions. But when the system is exposed to the secondary factor, which like blast vibration, their supporting capacity could be weaken. Thus, it could affect stability of the underground space. So we verified the effect of continuous blast vibration to the rock bolt grout, through the numerical analysis and scaled model test. As a result, pullout loads are gradually reduced and converged as a constant value by increasing the blasting number. Also, after 20 times of the blast vibration, axial force is converging, the displacement of rock bolt grout, which is one of the parameters affect the stiffness, is increased continuously. After blasting is performed 20 times, we verified that the stiffness has changed about 72% compared to the initial stiffness.

Key words : Blast vibration, Rock bolt, Scaled model test, Stiffness

요 약 : 최근 지하공간 개발 활용이 늘어나고 있는 추세이며 록볼트 시스템은 이러한 지하공간 개발에서 가장 보편적으로 사용되고 있는 보강재 이다. 하지만 록볼트 시스템은 발파진동과 같은 2차적인 요인에 노출될 경우 자체의 보강 능력 상실이 우려되어 공동의 안정성에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 지속적인 발파진동이 록볼트 그라우트에 미치는 영향을 파악하기 위하여 축소모형실험과 수치해석을 수행하였다. 그 결과 발파횟수가 증가 할수록 인발하중은 점차 감소를 하며 일정한 값에 수렴하는 것을 확인하였다. 또한 강성에 영향을 미치는 변수 중 하나인 록볼트 그라우트의 변위를 파악한 결과 축력이 수렴하는 20회의 발파진동 이후에도 변위는 지속적으 로 증가하는 양상이 나타났으며, 20회 발파 수행 후 강성은 초기에 비해 약 72%의 변화가 발생하는 것을 확인하 였다.

주요어 : 발파진동, 록볼트, 축소모형실험, 강성

1) ㈜지오뷰

2) 한국해양대학교 에너지자원공학과

*Corresponding Author(장원일) E-mail; [email protected]

Address; Korea Maritime and Ocean University, Dongsam- dong, Yeongdo-gu, Busan, Rep. of Korea

ISSN 2288-2790(online) Vol. 51, No. 1 (2014) pp. 68-77, http://dx.doi.org/10.12972/ksmer.2014.51.1.68

서 론

굴착 및 보강재 기술의 발달과 환경에 대한 중요성에 따라 지하공간은 새로운 차원에서의 공간 자원으로 인식 되고 있으며, 영구공동의 개념으로 발달하고 있는 실정 이다. 이러한 영구 공동 특성은 장대 터널 개발과 같은 기존 터널 측면에서부터 지하비축기지 및 폐기물 처리장 과 같은 에너지 및 환경비축시설로 활용 범위가 다양해

지고 있다. 그러나 지하공동을 개발함에 있어 굴착이나 반복적인 발파에 의한 발파진동의 영향이 암반의 파괴를 유발하고, 작업자의 안전문제까지도 위협하고 있다. 지 하구조물을 굴착 후 이러한 갱도 내에서의 안정성 증대 를 도모하기 위해 지보재를 사용하고 있으며, 이러한 지 보재는 최소의 보강기술과 최대의 안전율을 위한 설계를 수행함으로써 선정을 하게 된다.

현재 국내외에서는 단순히 발파진동에 의한 구조물의 피해나 척도에 대한 연구는 많이 진행이 되었지만(Jeon et al., 2007; Jong et al., 2006; Park et al., 2005), 지하 자원개발의 경우와 같이 지속적인 발파진동이 록볼트 그 라우트에 미치는 영향에 대한 연구는 아직 많이 연구되 지 않았다.

연구논문

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Fig. 1. Scale model.

Fig. 2. Pullout load test. Fig. 3. Pullout load and displacement in each case.

따라서 본 연구에서는 반복적인 발파진동이 록볼트 시 스템에 미치는 영향을 축소모형 실험을 통하여 인발력 변화를 중심으로 파악하였고, 록볼트가 설치된 경우 암 반의 거동과 보강재 중 축소모형 실험 결과에 따라 록볼 트 그라우트의 강성에 초점을 맞추어 분석하였다. 이를 위해 현재 자원개발 현장에서 친환경적 현장으로의 변화 를 추진하고 있는 대규모 공동인 갱내 파쇄장을 연구대 상으로 설정하여 절리의 영향을 고려할 수 있는 개별 해 석적인 방법으로 수치해석적인 접근을 수행하였다. 또한 수치해석의 구체적인 모델링 설정 및 암반물성을 얻기 위해 지하 파쇄장을 준비하고 있는 광산을 선정하여, 실 내 시험 및 현장시험을 통해 물성과 역학적인 특성을 취 득하여 신뢰성 있는 결과를 도출하고자 하였다.

축소모형실험 및 모델링

축소모형

축소모형실험을 실시할 때 현장성을 충분히 발휘할 수 있도록 하기 위해서는 축소모형과 현장에 대한 차원해석 을 실시하고 이에 근거하여 적절한 축소율을 결정하는

것이 중요하다. 세 가지 기본 차원인 길이[L], 질량[M], 시간[T]을 가지고 우선 길이에 대한 축소율을 결정하고 나서 이를 이용하여 시간, 밀도, 질량, 강도 등의 축소율 을 차례로 산정하게 된다(Hobbs, 1966). 길이에 대한 축 소율을 결정할 때는 현장의 크기와 축소모형의 크기가 축소율로서 고려되는데(Kim et al., 2004; Jeon et al., 2003), 본 연구에서는 축소모형의 크기(0.3 m × 0.3 m

× 0.4 m)를 감안하여 이를 1/30으로 결정하였다(Fig. 1).

연구 대상 암반의 RMR 60의 보통암반으로 일축압축 강도는 100 MPa로 설정하였으며, 강도의 축소율인 1/1.53 을 적용하게 되면 실제로 2.17 MPa의 강도를 갖는 물질 이 모형재료로서 사용되어야 함을 할 수 있다. 모형재료 는 모래, 석고, 물의 혼합물을 사용하였는데(Lee and Yang, 1990; Lee et al., 1992), 먼저 원하는 압축강도의 모형을 만들기 위해 중량비를 100:100:100으로 초기설정하고 물의 중량 비를 고정시키고 7개의 배합모델을 가지고 강 도를 비교해본 결과, 110:90:100의 비율일 때 2.17 MPa, 100:100:100의 비율일 때 1.71 MPa의 일축압축강도를 확인하였다. 축소모형을 표준양생 하고 록볼트 삽입 후 그라우트를 주입하여 3일간의 양생기간을 가졌다.

발파 작업에 의한 록볼트 그라우트의 영향을 파악하기 위하여 타격실험모형(0.5 m ×0.4 m × 1.1 m)을 제작하 였다. 지발당 장약량을 최대로 설정하고 자승근을 이용 하여 최대진동속도(PPV)를 계산하였으며 타격실험의 높이를 확인하기 위해 록볼트가 삽입된 축의 수직방향으 로 타격하고 blast mate를 이용하여 측정하여 Table 1과 같이 정리하였다. 이격거리는 Sunwoo 등 (2003)의 연구 결과를 이용하여 최소 이격거리를 9 m로 설정하고 하루 굴진장을 3 m로 하여 결과를 분석하였다. 이격거리가 증가함에 따라 추의 높이에 변화를 주었고 타격이 축적 된 실험모형을 대상으로 인발시험이 Fig. 2와 같이 수행 되었다.

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Table 1. PPV, Impact height according to case Case

Separation Distance

(m)

PPV (Square root)

(cm/sec)

Scaled model (cm/sec)

Height (cm)

Accumulate impact number

Pullout Load (kgf)

1 0 - - - 0 17.55

2 12 63.10 11.52 68 2 16.30

3 21 25.77 4.71 28 5 15.18

4 30 14.56 2.66 16 8 13.88

5 39 9.57 1.75 10 11 12.89

6 45 7.61 1.39 8 14 12.43

7 48 6.87 1.25 7.5 16 12.20

Table 2. Various width and Height of major cave

Cave Crusher room Winze Haulage drift Mining drift

Diameter (B) 10 m 3 m 6 m 4.5 m

Height (H) 12 m 3 m 6 m 4.5 m

Width (W) 85 m - - -

인발시험결과 각 Case는 총 4개의 실험데이터의 평균 값으로 Case 1에서 부터 이격거리가 증가된 경우를 Case 7 나타내었고, 록볼트와 충진재 사이에 일부분 파괴가 발생함으로 인해서 록볼트의 기능이 상실되는 결과를 얻 게 되었다. 또한 거리가 증가함에 따라 최대 인발하중은 Fig. 3과 같이 나타났으며, 발파횟수가 16회를 기점으로 약 12 kgf의 값으로 수렴하는 양상을 확인할 수가 있었다.

수치해석 모델링

본 연구에서는 Table 2의 제천 OO광산의 갱내 파쇄장 제원을 참고로 하여 연구대상 광산의 갱내 선광장을 모 델링하였으며, 비 석탄 광산에서 가장 많은 적용성을 보 이는 중단채광법(sub-leveling stoping)의 채광에 따른 갱내 파쇄장을 대상으로 적용하였다. 운반갱도의 경우 램프웨이 방식으로 운반을 수행하며, 이러한 상하부의 운반갱도 사이에 파, 분쇄를 위한 갱내 파쇄장의 설비가 입지하게 된다.

본 연구에서 사용한 수치해석 프로그램인 3DEC은 불 연속체 모델링을 위한 개별요소법에 기초한 3차원 수치 해석 프로그램으로 static 혹은 dynamic 하중에 놓여있 는 절리 암반과 같은 불연속 매질의 반응에 따른 시뮬레 이션이 가능하며, 대규모 운동과 블록 시스템의 변형을 모델링하는데 적합한 “Lagrangian”계산법에 기초한다는 장점이 있다(Itasca consulting group, INC., 2007).

개별요소 수채해석을 수행하기 위해서는 무결함의 암 반 및 암석 블록의 응력-변형에 따른 거동을 결정하는 블록의 방정식과 블록간의 경계요소로 작용하는 절리의 거동을 결정하는 절리의 지배방정식이 필요하다. 이에 따라 본 연구에서는 암반공학 수치해석에서 가장 통용적 으로 사용되고 있는 Mohr-Coulmb모델을 블록과 절리의 지배방정식으로 사용하였다.

모델링을 설계함에 있어 가장 중점이 되는 갱내 파쇄 장을 중심으로 경계영역을 설정하였다. 본 연구에서는 Fig. 4와 같이 갱내파쇄장의 크기를 10 m × 12 m (B

× H)로 설정하여 경계영역을 70 m × 64 m로 설정하였 으며, 폭의 경우 한 방향으로의 부분 개방형으로 설정하 여 갱내 파쇄장 주변으로의 응력장을 쉽게 관찰할 수 있 도록 하였다. 초기응력의 경우 실제 측정이 곤란하여 Lim과 Lee (1991)의 연구결과를 바탕으로 파쇄장을 설 계하고자 하는 지반의 깊이가 상부 지표면으로부터 100 m임을 바탕으로 하여 1:1의 최대 및 최소 주응력의 비로 2.75 × 10⁶ Pa의 압력을 부여하였다. 또한 록볼트의 경 우 각각의 갱도 및 파쇄장을 굴착 후 응력 및 변위의 관 찰을 통해 추가적인 모델링을 실시하도록 하였으며, 변 위 해석을 위한 매쉬를 한 변의 길이가 3 m인 Tetrahedral형으로 설정하여 변위를 파악하고자 하였다.

최종적으로 모델링한 갱내 파쇄장의 형상과 변위 및 응 력을 파악하기 위한 grid point는 Fig. 5와 같으며, 절리

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Fig. 4. Diagram of model design.

Fig. 5. Shape of the designed Crushing room.

Fig. 6. Time history curve for the dynamic pressure acting on a borehole wall at the moment of blasting.

에 의한 영향을 고려하여 최초 면과 동일한 위치에서 갱 도굴착의 축을 따라 5 m 간격으로 배열하여 변위 및 해 석의 결과를 파악하고자 하였다.

또한 발파하중 산정에 있어서 국내에서 경험적으로 사 용하고 있는 지발당 장약량에 근거한 비장약량을 통한 에멀젼계 폭약의 폭굉압력을 사용하여 압력으로 산정하 였다. 화약비중의 평균값인 1.2 kg/cm³과 평균 폭발속도 5,500 m/sec를 이용하여 발파하중을 식 (1)로 계산하였 고, 여기서 _는 화약의 발파하중(kg/cm²), _는 화약 평균 폭발속도(cm/sec), _는 화약 평균비중(g/cm³)을 나 타낸다. 디커플링(decoupling) 고려시 공벽 면에 가해지 는 공기의 압력을 이용한 Liu와 Tidman(1995)이 제안한 식 (2), (3)을 이용하여, 발파공 벽면에 작용하는 발파하

중(등가환산 발파하중)을 산정하였으며, 미국 Nathingal Highway Institute(1991)에서 제시한 식 (4)를 통해 시간 이력함수로 변환하여 모델링 해석의 최종적인 발파하중 입력 값으로 사용하였다.

_ _^_  _ _^ (1)

__{ }

__ __

__

×_ (2)

__{ }

_

_

^×_ (3)

(5)

Table 3. Strength value from the laboratory test Type

　Property Type 1 Type 2 Type 3

Unit Weight (kg/m³) 2477 2471 2656

Young's Modulus (GPa) 9.41 11.17 20.97

Bulk Modulus (GPa) 4.51 5.39 10

Shear Modulus (GPa) 4.11 4.80 9.11

Friction angle (°) 41.56 44.25 56.09

Cohension (MPa) 10.68 13.33 21.56

Table 4. Joint property from the in-situ test

Property joint Joint 1 Joint 2 Joint 3

JCS (MPa) 180 270 85

JRC 7.8 8.5 5.6

Dip 12.01 31.72 7.56

Direction 257.70 109.48 72.90

Fig. 7. The topography of the study mine.

   ×_×



^Exp^



  Exp^



⁽⁴⁾

여기서, _는 전색 시 발파하중(kg/cm²), _는 전색밀도 (모래 : 1.7 g/cm³), _는 충격파의 전파속도(모래 : 700 m/sec), _는 디커플링 시 발파하중(kg/cm²), _는 화약 의 직경(mm), _는 천공경(mm), 는 모델 입력 하중 값, 는 하중계수를 의미한다. Fig. 6은 식 (4)에 의해 계산된 시간에 따른 발파하중 변화를 나타낸다.

적용 광산 및 물성

본 연구의 적용을 위한 광산은 충주에 위치한 규석광 산이며 지질학적으로 충주 계명산 지역의 계명산 일대를

표식으로 하여 명명된 계명산층과 향산리 돌로마이트층 그리고 대향산규암층 등의 지층군과 이들을 관입한 중생 대 충주 화강암으로 구성되어 있다. 또한 광산의 암반의 물리적 특성을 규명하기 위해 수행된 시추조사의 채취 지점은 수직 2개소, 수평 3개소이며, 수직시추의 경우 Fig. 7에서 편의상 원으로 표시된 갱구를 기준으로 SE45°

방향으로 115 m 떨어진 지점을 A지점으로 설정하였으 며, 갱구 기준으로 NW60° 방향으로 32 m 떨어진 지점 을 B지점으로 설정하여 코어조사를 시행하였다.

대상지역에는 본 대상암석인 규암을 바탕으로 석회암 과 혼입 암의 무질서한 배열로 발달해 있는 것으로 나타 났다. 이에 따라 현장 시추시험을 통해 획득한 각 심도별 암종별의 실내 물성실험을 수행하였고, 강도정수의 산출 을 위해 암석별 일축압축강도시험 및 간접인장시험을 수 행하였으며, 강도 시험 결과 경암 (1,120 kg/cm²)으로 확 인 되었고 이 중에서 절리를 많이 포함하고 있는 암석을 Type 1, 적게 포함하고 있는 암석을 Type 2, 무결한 암 석을 Type 3로 하였다. 이에 따라 암반층의 물성 및 강 도 정수는 Table 3과 같이 정리되며, 수치해석 모델링을 위한 암반의 물성으로 적용하였다.

불연속체 해석을 위해서는 절리의 물성이 필수적이라 할 수 있다. 반면 이러한 절리의 물성의 경우 실내 실험 으로는 한계를 가짐에 따라 절리의 경사, 방위, 절리면 강도, 거칠기를 얻기 위해서는 현장 시험이 요구된다. 본 연구에서 절리물성을 얻기 위해 3개의 막장을 조사하였으 며, 조사를 위해 슈미트 해머, 입체사진촬영 장비(Shape

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Fig. 8. Displacement of in-situ rock along the direction of excavation axial.

Before After

Fig. 9. A comparision of the displacement of setting on the rockbolt and non reinforcement in-situ rock.

(a)

(b)

(c)

(d)

Fig. 10. Displacement of excavated position (a) left side wall, (b) right side wall, (c) crown and (d) invert, respectively.

matrix), 클리노미터, 프로파일 게이지를 이용하였다. 현 장 시험 결과 3개의 절리군을 파악할 수 있었으며, 이에 대한 절리물성은 Table 4와 같다.

수치해석 결과

록볼트 설치 전후 변위

록볼트 설치의 적절한 선택을 위해 수치해석을 수행하 였으며, 변위가 가장 큰 구간을 선택하였다. 이에 따른 결과를 살펴보면 굴착방향으로의 변위를 파악하였을 때, 편의상 시작부분을 굴착 0 m로 나타내면, 30 m의 진행 방향에서 변위가 뚜렷하게 나타났으며, 측벽부에서의 변 위가 가장 크게 나타났다. 이러한 변위양상은 초기지압 의 설정과 관련이 있으며, 초기지압의 수직/수평의 비가 2이하의 경우 일반적으로 측벽으로의 변위가 크게 나타

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Fig. 11. Maximum shear stress of the in-situ rock by loading blastwave.

나는 현상에 의한 결과로 판단된다. 이에 따라 록볼트의 설치를 4 m간격으로 한 수직 단면상 6개의 록볼트를 설 치하였다.

측벽면의 변위의 경우 최대 1.3 × 10^－2 m로 천정부와 바닥부에 비해 비교적 큰 변위를 나타내는 것을 확인할 수 있으며, 굴착방향이 진행될수록 변위가 감소하는 것 을 확인 할 수 있다(Fig. 8). 또한 록볼트의 설치 전, 후의 결과 값은 Fig. 9 및 Fig. 10의 결과와 같이 측벽면을 제 외하고 거의 결과의 차이가 없는 것을 확인할 수 있으며, 측벽면의 경우 0.2∼1%의 변위차가 발생하는 것을 확인 할 수 있다. 이러한 결과는 모델링의 대상암반이 경암일 경우 록볼트 설치 전, 후의 변위차이가 2∼3%로 변위 차가 매우 작다는 선행연구와(Lee et al., 1995) 거의 일 치한다고 볼 수 있다. 또한 절리 물성의 경우 마찰각, 점 착력의 값이 매우 크기 때문에 현지암반에 작용하는 수 직 및 수평의 초기응력에 의한 전단거동을 보이지 않기 때문으로 판단된다. 본 록볼트의 물성의 경우 정적인 해 석상에서 축력이 비교적 크게 미치지 않으며, 하중의 분 담율이 작다고 유추할 수 있다.

발파하중에 의한 영향

실제 암반은 발파, 발파 진동, 굴착 등의 외부 응력에

따라 암석 자체의 영률 및 포아송비와 같은 강도정수에 따라 탄소성의 거동을 가지게 되며, 시간이 흐름에 따라 잔류변위를 가지게 된다. 따라서 이러한 영향을 고려한 발파하중을 부여하기 위해 1∼5회 발파를 순차적으로 실행하여 최대변위 및 잔류변위의 비율을 파악하였으며, 그에 따른 하중을 감소시켜 발파를 지속하였다. 그 결과 5회 이후로 최대변위와 잔류변위의 차가 매우 작게 나타 남에 따라 6회 이후로는 동일한 하중으로의 발파진동을 수행하여 50회의 발파를 통한 결과를 분석하였다. 록볼 트 그라우트의 영향을 파악하기 위해서는 암반 및 록볼 트의 접착 상태 파악이 중요함에 따라 그 결과를 분석하 였다. 발파진동에 의한 록볼트의 그라우트의 강성변화를 파악하기 위하여 실제 발파하중의 최대 20% 범위의 하 중이 진동으로 작용한다는 Bollinger 이론에 근거하여 20%의 값인 1590 kg/cm²의 값을 최초의 발파하중으로 지속적인 발파 하중을 감소시켜 진행하였다.

발파의 횟수를 점차적으로 증가 시켰을 때 공동 주변 으로 발생되는 최대전단응력의 양상은 Fig. 11과 같이 초기 최대전단응력의 영역이 절리 빈도가 큰 영역을 따 라 이동하여 공동으로 집중되며, 공동의 변위발생에 따 른 공동 면적의 감소와 함께 최대전단 응력이 작용하는 면적이 점차적으로 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이러

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Fig. 12. Axial force of rockbolt grout by loading blastwave.

Fig. 13. Plot stiffness of rockbolt grout by loading performance count.

한 응력의 특성은 암반에 의한 파괴에 최대 전단응력 에 너지가 집중됨을 의미하며, 암반의 소성영역이 공동으로 집중되고 있음을 파악할 수 있다.

록볼트 그라우트의 경우 모델링 시 환절(annulus)의 형태로 모델링 되기 때문에 록볼트 그라우트가 삽입된 심도에 따라 그 결과가 차이가 다르게 발생한다. 따라서 이러한 록볼트 그라우트의 강성을 파악하기 위해 변위 및 전단응력에 대한 축력을 일련의 록볼트 중 최대 값을 통해 결과를 정리하였으며, 결과의 보완을 위해 록볼트 그라우트의 강도특성을 반영한 파괴 및 부착여부를 포함 하였다. 이에 따라 발파에 의한 록볼트 그라우트의 결과 를 1회에서 50회의 발파진동에 의한 결과를 살펴보면 다음 Fig. 12과 같이 발파횟수가 17회를 기점으로 3.23

× 10² kPa의 값으로 수렴이 일어나며, 약 20회 이상의 발파이후에는 축력이 더 이상 변화되지 않음을 확인 할 수 있다. 결과에 따라 록볼트 그라우트의 발파진동에 따 른 강성의 변화를 분석한 결과 초기 1회의 발파에서의 강성이 4.98 × 10³ KN/m/m, 20회 발파 수행 후 1.44 × 10³ KN/m/m의 강성을 가짐에 따라 약 72%의 강성의

변화가 발생하는 것으로 나타났으며. Fig. 13과 같이 20 회의 범위 내에서의 그라우트의 강성의 경우 대수적인 감소의 경향을 가지는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 추가적인 발파에 따른 록볼트의 주 기능의 상실로 인해 변위가 증가할 수 있음을 의미하며 축소모형 실험의 결 과와 일치한다.

결 론

본 연구에서는 반복적인 발파진동이 발생하는 대규모 의 공동을 대상으로 3차원 불연속체 해석 모델링을 통해 광산에서 주보강재로 사용되는 록볼트 그라우트의 강성 변화를 파악하고자 하였다. 이에 따른 결과는 다음 같다.

1. 암반의 변위 및 적절한 록볼트 배치를 위해 선행적으 로 수치해석을 수행하여, 록볼트 설치 유, 무에 따른 결과를 고찰하였을 때, 최대변위는 0.014 m로 측벽부 에서 가장 크게 나타났으며, 록볼트 설치 전, 후 변위 차가 0.06%∼2.6% 로 비교적 적게 나타났다. 이러한 영향은 암반의 강도가 경암질에 해당하며, 절리의 강 성이 양호함에 따라 slip에 따른 절리의 미끄러짐이 적은 특징으로 인한 결과로 선행연구의 결과와 일치 한다.

2. 연구대상 광산의 1막장 사용 폭약을 기준으로 록볼트 의 잔류변위를 고려한 발파진동의 하중을 산정하여 50회의 발파를 수행하였을 때, 최대전단응력이 절리 를 통해 공동주변으로 집중됨에 따라 내공변위가 점 차적으로 진행되며, 전단응력 및 소성응력의 집중으 로 인한 내공변위가 확대됨을 확인 할 수 있으며, 이 러한 특징은 전단 변형률의 관찰을 통해서도 동일하 게 관찰할 수 있었다.

3. 발파진동의 횟수가 증가함에 따라 록볼트 그라우트 의 축력의 경우 일정한 값으로 수렴되고, 록볼트 그라 우트 강성의 경우 초기 발파 1회의 결과에 비해 점차 적인 감소를 보이며 20회 발파 시 초기 강성에 비해 약 72%의 감소가 발생하는 것으로 나타났다.

본 해석에서는 실제 광산에서의 사용되는 장약량을 기 준으로 하고, 최대의 진동속도가 발생됨을 가정하여 반 복적인 발파를 수행을 통하여 얻은 결과이며, 이격거리 가 생산 막장에 따라 증가 되었을 경우와 비교하면 다소 큰 변위가 발생되는 결과가 도출되었다. 추후 이격거리 가 생산 막장에 따라 증가 되었을 경우를 감안하여 이격 거리를 변수로 설정한 해석이 추가적으로 필요할 것으로 사료된다. 본 논문의 결과는 대규모 지하공동의 안정성

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확보를 위한 록볼트 배치 및 지속적인 발파에 따른 계측 주기를 선정하는데 중요한 기초로 활용될 것으로 판단 된다.

사 사

본 연구는 해양수산부의 지원으로 수행한 해양에너지 전문인력 양성사업의 연구결과입니다.

References

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(10)

정 진

2010년 2월 한국해양대학교 에너지자원 공학과 공학사

2012년 2월 한국해양대학교 에너지자원 공학과 공학석사

현재 ㈜지오뷰

(E-mail; [email protected])

문 홍 주

현재 한국해양대학교 에너지자원공학전공 석사과정 (E-mail; [email protected])

장 원 일