지진 진동과 발파 진동과의 비교분석에 관한 연구|RISS 상세보기

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In civil engineering construction, blasting methods are widely used to rapidly remove large volumes of soil and rock. However, vibrations generated during blasting often cause cracks in nearby buildings and structures, leading to significant controversy and legal disputes over damage verification and cause identification. Moreover, since 2000, the frequency of earthquakes with magnitudes of 4.0 or greater originating in inland and coastal regions of Korea has increased. Consequently, it has become difficult to clearly distinguish damage caused by blasting-induced vibrations from that caused by seismic vibrations, resulting in legal disputes that significantly affect construction schedules and costs. In this study, as a preliminary research step to analyze damage characteristics of building cracks caused by blasting operations and seismic vibrations, vibration data were collected from automated monitoring systems installed at six blasting construction sites nationwide for construction site management. These blasting-induced vibrations were compared with seismic vibrations generated by a magnitude 4.8 earthquake that occurred on June 12, 2024, in Buan-gun, Jeollabuk-do, Korea. The differences between the two types of vibrations were analyzed through a comparative evaluation of physical parameters, including seismic wave velocity, acceleration, frequency, and waveform characteristics. The study results indicate that blasting-induced vibrations exhibit relatively higher frequencies and short-range attenuation characteristics compared to seismic vibrations. Consequently, damage caused by blasting vibrations tends to be concentrated in areas close to the blasting site. In contrast, although the peak ground acceleration of seismic vibrations decreases rapidly at distances greater than 100 km from the epicenter, they exhibit a relatively low-frequency distribution, which is likely to cause structural damage due to resonance effects. In particular, vibrations generated by both earthquakes and blasting were found to produce accelerations amplified relative to ground acceleration in the short-period range, indicating that peak ground acceleration and effective peak acceleration are important indicators for representing vibration intensity. However, blasting-induced vibrations were shown to be more strongly influenced by displacement and frequency than by vibration velocity and acceleration. Therefore, it is suggested that evaluations of blasting vibrations should be accompanied by analyses based on displacement and frequency. Based on the results of this study, a future comparative analysis of actual building crack damage caused by blasting-induced and seismic vibrations is expected to clearly identify the causes of crack damage occurring in the vicinity of blasting construction sites. Consequently, the findings can be effectively utilized for safety management and public complaint mitigation around blasting operation sites.

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국문 초록 (Abstract)

토목 건설공사 시에 대형 토사나 암석을 신속하게 제거하기 위한 방법 으로써 발파 공사 시공법이 많이 활용되고 있다. 하지만 발파 시 발생하 는 진동으로 인해 인근 건축물 및 구조물에 발생하는 균열의 경우 피해 입증 및 원인 분석에 많은 논란과 법적 분쟁이 발생하고 있을 뿐만 아니 라 특히, 2000년 이후 우리나라 내륙지역 및 연안지역을 진원으로 하는 규모 4.0 이상의 지진이 증가하면서 지진 진동에 의한 건축물 및 구조물 균열 피해와의 구분이 명확하지 않음에 따라 발생하는 법적 분쟁으로 인 해 공사 기간 및 비용 증가에 많은 영향을 미치고 있는 실정이다. 본 연구에서는 발파 공사 시공 및 지진 진동에 의한 건축물 균열의 피 해 특성을 분석하기 위한 사전 연구단계로써 발파 공사 시공 현장 관리를 위해 전국 6개 발파 공사 시공 현장에 설치된 자동화 계측기기에서 관측 된 발파 공사 진동과 2024년 6월 12일 전북 부안군 지역에서 발생한 규모 4.8 지진에 의한 진동 특성을 지진파의 속도, 가속도, 주파수 및 파형 등 의 물리적 인자 값들을 대상으로 비교 분석함으로써 두 진동의 차이를 분 석하였다. 연구결과 발파 진동은 지진 진동에 비하여 상대적으로 높은 주파수와 단거리 전이 특성을 나타냈으며 이러한 원인으로 인해 발파 진동은 인근 지역에 피해가 집중되는 반면에 지진 진동은 진앙으로부터 100km 이상에 서는 진동 최대지반 가속도가 급격히 감소하나 상대적으로 저주파수 대역 의 주파수 분포 특성을 보이므로 공명 현상에 의한 구조물의 손상이 발생 할 것으로 분석되었다. 특히, 지진과 발파 시 발생하는 진동은 단주기 영 역에서 지반 가속도보다 증폭된 가속도로 발생하므로 최대 지반 가속도와 유효 최대 가속도가 진도를 표시하는 중요한 지표로 분석되었다. 하지만 발파 진동은 진동 속도 및 가속도 보다는 변위와 주파수에 따른 영향이 더욱 큰 것으로 분석되어 발파 시 변위와 주파수에 따른 검토가 병행되어 져야 할 것으로 분석되었다. 본 연구결과를 바탕으로 추후 발파 진동 및 지진 진동에 의한 건축물 의 실제 균열 피해를 비교 분석할 경우 발파 공사 시공 현장 인근에서 발 생하는 균열 피해의 원인을 명확히 밝혀냄으로써 발파 시공 현장 주변의 안전 관리 및 민원 관리에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

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토목 건설공사 시에 대형 토사나 암석을 신속하게 제거하기 위한 방법 으로써 발파 공사 시공법이 많이 활용되고 있다. 하지만 발파 시 발생하 는 진동으로 인해 인근 건축물 및 구조물에 발...

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