터널 발파시 암반의 RMR값이 상부구조물에 끼치는 영향 = Influence of Tunnel Blasting on Adjacent Structures for Various RMR Values

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 발파에 의한 터널 굴착시에 인접건물의 동적진동영향을 현장의 지반조건이 고려된 RMR값을 평가, 적용하여 다양한 RMR조건에 따른 진동영향을 3차원 동적 유한요소해석을 실시, 비교 분석하였으며, 발파하중은 폭약이 발파할 때 발생되는 발파압력으로 산정하였고 압력하중의 방향은 3차원 해석의 장점을 이용하여 굴진방향과 방사형 방향으로 최대한 실제와 가깝게 모사하였다. 또한 건물 형상에 따른 지반의 영향을 예측하고자 건물 폭, 층수의 변화에 따른 발파하중에 의한 최대 지반 진동속도, 최대 지반 진동가속도 및 최대 지반변위값을 비교, 분석하였다.
연구결과에 의하면 터널 굴착시 발파에 의해 건물에 전달되는 진동속도, 진동가속도 및 변위는 건물이 없는 지반에서의 값 보다 작게 나타나므로, 설계시에 상부 건물의 강성과 하중을 동싱에 입력시킴으로서 보다 정확한 해석이 수행될 것으로 판단되며, RMR 등급에 따른 건물에 작용하는 최대진동속도 및 최대진동가속도는 RMR값이 30에서 50으로 변화함에 따라 급격히 증가하는 경향을 나타내었고 발파에 의한 최대변위는 RMR값이 50까지 증가할 경우 완만하게 감소하였으나, RMR값이 50에서 70사이일 경우에는 급격한 감소를 보이고있고 건물 폭이 터널 직경의 2배 이상일 때 변위가 더 억제되었다. 건물 폭 10m일 때 중심에서 외곽으로 갈수록 진동속도가 증가하였으며, 건물 폭이 터널 직경의 2배 이상일 경우에는 건물에서는 건물중심으로부터 건물외곽으로 갈수록 진동속도가 급격히 감소함으로서 폭이 작은 건물이 보다 많은 영향을 받고 있음을 알 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study presents the influence of blasting-induced vibration on the adjacent structures in rocks of various RMR values. 3D finite element analysis was performed to simulate the behaviour of tunnel and adjacent structures during rock excavation. The blast loadings were evaluated from the blasting pressure which is depending on the type and amount of explosive charges.
Influencing factors for the stability of adjacent structures and ground conditions were reviewed in terms of structural dimensions and RMR values for the rocks.
It was found that the vibration velocity was maximum when the distance between the structure and tunnedl face is equal to one to two times of tunnel diameter for the given simplified blast loadings.
The stiffness and load of adjacent structures are modeled in the numerical analysis to present various height and width of structures.
The vibration velocity and maximum particle velocity was increase sharply when the RMR value changed from 30 to 50.
The effect of particle velocity was minimized at the width of structure become 2 times of tunnel diameter.

목차 (Table of Contents)

• 목차
• 국문요약 = i
• 감사의 글 = iii
• 目次 = iv
• 第I章 序論 = 1
• 第II章 文獻考察 = 3
• 2.1 지반진동의 특성 = 3
• 2.1.1 발파진동의 특성 = 4
• 2.1.2 발파에 의한 지반속도 추정 = 5
• 2.2 발파하중의 모델화 = 7
• 2.2.1 발파하중 산정분야 = 7
• 2.2.2 발파파괴 메커니즘 = 8
• 2.3 발파하중의 적용기법 = 9
• 2.3.1 기폭파 전파방향에 따른 발파하중 = 9
• 2.4 암반의 분류 및 입력자료 분석 = 12
• 2.4.1 R.M.R(Rock Mass Rating) 분류법 = 12
• 2.4.2 Mohr-Coulomb의 파괴조건계수(Cm,Φm) = 16
• 2.4.3 암반의 변형계수 = 17
• 2.5 발파진동규준 = 20
• 2.5.1 인체 진동 기준치 = 21
• 2.5.2 건물 피해 기준 = 22
• 第III章 解析條件 및 方法 = 30
• 3.1 수치해석의 개요 = 30
• 3.2 해석조건 = 31
• 3.2.1 지반 물성치 산정 = 31
• 3.2.2 발파하중 산정 및 모델링 = 33
• 3.2.3 터널 모델링 = 37
• 3.3 상부 구조물의 모델링 = 38
• 3.3.1 상부구조물의 강성 = 38
• 3.4 해석 프로그램의 개요 = 39
• 第IV章 解析結果 및 分析 = 45
• 4.1 RMR 등급별 건물 하부의 진동속도 = 46
• 4.1.1 건물 폭의 변화에 따른 진동속도 = 46
• 4.1.2 건물 높이의 변화에 따른 진동속도 = 47
• 4.2 RMR 등급별 건물 하부의 진동가속도 = 49
• 4.2.1 건물 폭의 변화에 따른 진동가속도 = 49
• 4.2.2 건물 높이의 변화에 따른 진동가속도 = 50
• 4.3 RMR 등급별 건물 하부의 변위 = 52
• 4.3.1 건물 폭의 변화에 따른 변위 = 52
• 4.3.2 건물 높이의 변화에 따른 변위 = 53
• 4.4 건물 하부의 위치별 진동속도 = 54
• 4.4.1 건물 폭의 변화에 따른 변위 = 54
• 4.5 시간별 진동속도의 변화 = 56
• 第IV章 結論 = 58
• 參考文獻 = 60
• 表目次 = 62
• 그림목차 = 63
• ABSTRACT = 65