터널라이닝 안전관리를 위한 발파제한영역 평가 = Evaluation of the blast-restriction zone to secure tunnel lining safety

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In urban areas, blast excavation adjacent to tunnels is carried out frequently. It is generally required to secure static and dynamic stability of nearby tunnel structures for any such activities. Although there is some national guidelines for static safety, there is little guides to risk zoning controling the dynamic behavior of the underground structures. In this study, impacts on the blast-induced vibration are investigated using numerical study. An attempt to define the restricted area of blast adjacent to subway tunnels was also made. Particular concerns were given to tunnel depth and ground types. By carrying out the parametric study on depth and ground patterns, the envelope of blast distance of which dynamic response on the lining is controlled under 1 cm/sec, is established. It is shown that the increase in depth has increased the required safety distance slightly until the distance of 3.5 times of the tunnel diameter. Despite small changes in safety distance, it can be generally said that the effects of depth and stiffness of the ground is not significant in controlling the particle velocity of the tunnel linings.

국문 초록 (Abstract)

도심에서 지하구조물, 고층빌딩의 건설은 기존 지하철 터널의 근접시공이 수반되는 경우가 많다. 이 경우 지하철 구조물의 정적 동적인 안정성이 동시에 확보 되도록 하여야 하며 국내에서는 일반적으로 정적인 관리 기준만 제시되었다. 하지만, 도심지 근접시공이 많은 굴착 제약 조건하에서도 발파를 수행되는 경우가 대부분이므로 동적 가이드라인 또한 필요하다. 본 연구에서는 수치해석을 활용하여 발파진동에 따른 영향을 검토하고, 발파 제약영역을 추정하고자 하였다. 특히, 지하철 터널의 토피고 및 지반특성을 변화시켜 구조물의 최대진동속도 변화를 분석하였다. 해석결과 토피가 증가할수록 진동속도가 감소하는 결과를 보였다. 지반강성 변화 파라미터 스터디 결과 직경의 $1{\sim}2$배 이격 시 풍화암, 연암, 경암의 순서로 라이닝 진동속도가 더 커지는 결과를 보였지만, 이격되는 거리가 직경의 3.5배의 경우는 지반과 무관해지는 경우를 보였다. 진동규제속도인 1 cm/sec를 만족하는 발파위치 포락선 분석결과 전반적으로 지반특성이나, 심도의 차이에도 그 영향은 현저하지 않음을 보였다.

참고문헌 (Reference)

• 1 서울지하철 건설본부, "서울지하철 지반조사 보고서" 2008
• 2 문훈기, "발파진동이 터널구조물에 미치는 영향" 사단법인 한국터널지하공간학회 10 (10): 207-219, 2008
• 3 Siskind,D.E, "Vibrations from blasting. International Society of Explosive Engineers" Cleveland 2000
• 4 Lysmer, J, "Shear waves in plane infinite surface" ASCE 98 (98): 351-358, 1972
• 5 Starfield, A. M, "Compression waves generated in rock by cylindrical explosive charge:a comparison between a computer model and field measurements" Int. J. Rock Mech. Min. Sci 65-77, 1968