노치성형 발파공을 이용한 균열제어 발파방법의 균열발생 특성에 대한 수치해석적 고찰

A numerical analysis was performed to investigate the effects of notched blasthole in controlling the fracture plane. Analyzed were elastic and elasto-plastic response of rock, and fracture propagation under static and dynamic load conditions. Results showed that the region exceeding the tensile strength extended up to three times the radius of a normal blasthole in elastic analysis, while fifteen times in elasto-plastic analysis. It was shown that a crack was driven from the notch tip up to the distance of 23 times the hole radius in the case of a notched blasthole with a notch of 5 mm in depth and 30 mm in length. 균열면을 제어하는 발파방법의 하나로서 노치성형 발파공을 이용한 방법의 균열발생 특성을 2차원 및 3차원 유한요소 해석방법을 이용하여 고찰하였다. 균열제어를 위한 모델로는 노치가 성형된 발파공과 일반적인 원형 발파공을 대상으로 하였으며, 발파 압력에 대한 암반의 동적 반응, 탄성 및 소성 변형의 발생 특성, 그리고 이로 인한 발파 균열의 성장 전파 특성을 분석하여, 균열의 능동적 제어와 보다 효율적인 발파가 이루어 질 수 잇는 조건들을 규명하고자 하였다. 해석 결과 일반 발파공의 정하중 탄성 모델의 경우 공반경의 약 3배인 6cm 까지 집중된 응력의 크기가 파괴강도를 초과하는 것으로 나타났으며 탄소성 모델의 경우 균열이 전파거리는 공반경의 145배인 30cm 가지 확장되었다. 또한 폭 5mm 길이 30 mm 의 노치가 가공된 발파공의 경우 정하중하에서 공반경의 23배인 46cm 까지 균열이 진전되었으며, 균열의 방향은 노치 첨단의 방향으로 생성되는 것으로 나타났다.