低振動発破法に関す る現場実験

低振動発破法に関す る現場実験

宮地明彦● .国松 直叫.井括武弘叫,中川浩二● =

発破振動を低 く抑えるための発破方法 としては.低壌速の頓我を用いる,孔 当た りの 薬 缶を 小 さくとる.デカ . /7'l ). /タを大 きくす る.抵抗線長を小 さくす る.な どの一缶的 ない くつか の方法が考えられ る｡ しか し, これ らの方法を ご く手近に用い る場合の間噂点を与 える惜軌 土 意外に多 くない｡

そ こで.本報告 では発破授動の低減方法に関 して,現場作薬 として比較的容 易に行 うことが {･ きる発破方法について実際に典故に J :り検討 し.発破方法を変えた場 合に生 じる振動 の計脚 結果について報告す る｡

t.

は じめに

ト･ /ネル. ダム,地下発電所等の岩盤掘削を主体 と す る埋設工恥 こあ っては.通常発破作業を伴 うことに なるが,近年 の社会環! かま発破に 上 り発生す る振動に 対 して ます ます厳 しい規制を強 いる傾向にある｡ また, 都市部周辺の再開発や宅地逝庇 な どに伴 って.人の居 住空間近傍で発破作業が行われ る板金が増加 した こと も発破現牧 としては厳 しい状況になっているといえ る｡

原子力発電所に代表 され るよ うな故事構造物や周辺 家屋‑の彫噂に対す る保全封筒が･ 間切になるとき.発 破振動の佐波技術の如何がそのエ群の成否を大 きく左 右す ることも少な くない｡そのため.機動 こよる尊大 なエネルギーを発破確執 こ適合す るように制御 し. し か も舷串 よく作業で きるよ うな発破手法が開発 され九 は今後の岩盤掘削工Z Pに大 きく只献す ることと思われ

る｡

一般に振動の佐波方法には,①振動源対確,②伝瀬 対策.③受振部対熊の

つが考え られ るが.発破振動 の場 合

建放エgF の特殊性か ら.振助辞対硬のみに払

1993年4

月

日受理

●日本国土開発 ( 操) 第二営薬本部

〒107

東京都港区赤

‑ …

●● 賛源環 境 技術稔合研究所安全工学部安全 システ ム研究室

〒

茨城県つ くは南中野

6

TEL

FA

+ ' '山 口大学社会建設工学科

〒

山 口県宇部市常盤台 TEL

8

FA

8

5

らねばならない場合が多い｡発破振動 を規制伍以下に 低減す る方硬 として.通常は段 当た り装薬丘を戒 らす 方法が取 られ るが.そのために施工焼串が低下 し,工 事計画に支町を きたす布例 も少な くな い ｡

尭破振動を低 く抑 えるための発破方法 と しては.低 爆速 の儲萌を用いる.孔当た りの薬丑を小 さ くとる.

デカ ップ 1 )I /タを大 きくす る,抵抗線長を小 さくす る.

な どの一般的 ない くつかの方法が考えられ る｡ しか し.

これ らの方法を ごく手近に用いる場合の閉頓点を与え る惜報は窓外に多 くな い ｡

そ こ{･ ,本報告{･ は発破振動の佐織方法に関 して.

現場作薬 と して比較的容易に行 うことがで きる発破の 打 ち方について実際に襲掛 こよ り検肘 し.発破方法を 変えた場合に生 じる振動の計卸結果について述べ る｡

2.

実験輯牢

地形 ･ 地責の積牢

現場契故を行 った場所は,中生代 白亜系の砂岩 と買 岩の互肘で構成 されている｡地層は叫斜構適 をな し, 摂理面の走向は

,頼斜は

' E であ る｡

岩盤は砂岩がt 主任で貢岩村が ところところに薄 く介 在す る｡ 臥化状態は場所に よって若干の相連が定め ら れ るが.較 して き封の発達 が著 し

｡ また,地 山弾性 波速度

波速度)は

/ S程度 と見 ら れ . ポ ー リングコア状 況等 も考 慮す る と岩盤区分 の

ら‑C H に相当す るもの と考えられ る｡

2.2

央験方法

発破方法はすべて盤打ちで行い.苑破仕掛 こ合わせ て枕胡位位は故時移動 させた｡短期間にで きるだけ多 くのデータを柑 るために

1 0段 ま{･ の筋管 を使用 し

‑ 3

2

_火薬学会 故

T8ble1 Conditionsofexp

.①

Kindofexp1○sive Sdxehptao.r.ngsa?tyoqeru,(qfks)rtityof Numberof◆ ChEx.PaeIr怒gequpeanrtityoE Dep払of .loweXplosive holes boreh

ole(m)

AN‑FO 2.0

1 2.0 2.8 2.0 2 1.0 2.25 2.0 3 0.67

1.5

1.6 1

1.6 2.4 1.6

2 0.8 2.0 I.6 3 0.53

1.5 T8ble2 Conditionsofexp.②

KindOfeXplosive 器F aiy.qe,Tsd,tyof Ntmberof 詑 怒Chargequapenrtityof Dep血of .loweXploSive holes breho

l e(m)

0.1.62 21 00.6 1.5

.6 1.5 1.8Tab一e3 Cond3itionsoEexp

.◎

osive 監 置 Of Ntmberof hChex.渋 sargeqHFpeuanrtityoE Dep仙of ,10wexplosiye htIleS

bord10

l

(q)

AN‑FO 0.3 I

0.3 1.0

0.3 l 0.3 1.3

0.3 1 0.3 1.5

0.3 1 0.3 2.0

0.3Tab一e4 Condi1tionsofexp.

◎

ofexplosive ChdeXeE打gionsaeqity.eur琵 )antityoE Numb

eroL Chargequa mtityoL

詑 怒

brehole(n)

AN‑FO 0.1

l 0.I 1.5

0.2 1 0.2 1.5

0.3 1 0.3 1.5

00..45

1 1

1.5 T8ble5 Con

di d

KindoEexplosiye ChargeqtnntityoE e

d諾ioiiitv.erF芸) NumberoL 読 芦 iけof Dep也of D∝oupling ,lOweXplosiVe h○leS

borehole(

n)

0000

0

川 l

tTtZa)tJOneJO

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0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 tlre ts)

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馴○

知

0

㈹

)

(

h

(

epextraction(secondste

p.detonatorNo.3)

て.各段ごとに

実敦条件を設達 し;全段の波形を収母 校,解析時に各段 ごと

の波形に分謄 して.それぞれの 実験条件での波形 とした

Fig.1

は硯潤された波形の 一例である

1

のように各段の波形が分離できる 波形のみを解析の対象

とした

s餌管

段 までを使

用 していることに 上り.

l 段以降の留管には当然 (

epextraction(fo

u r

p.detonatorNo

(F)onestepextraction(付thstep.detonatorN

その対策は①水薬丘,②爆薬の装墳方法.③爆薬の櫛 煩などがあげられる｡爆薬による岩盤の破砕に当たっ ては岩盤破砕の効果から破砕する岩軌 こ放題な

n

当 た りの装薬鹿が決定 される｡従って,装薬丑を変える 場合には

当た りの装薬量を一定 とす るように孔間 柄,穿孔長 も変える必要がある｡爽験でm

当た りの 装薬畳を意図的に変化させた実験 も行 った｡以下に実 験内容を示す｡

1) 分割効果実験 ( 爆秦の種

実験① : 段当た り装薬塵を一定 とし,復改孔に分割 し て蓑毒 した実坂

本実験では

当た りの装薬畳が一定 となるように 孔間隔.穿孔良を変えているので

当た りの装薬塵 を一定 として非丘を分割 したときの振動の大きさの変 化を知ることを目標とする｡

装薬 丑 は段当た り

と

の

唖轍 とし,段当 た りの斉発発破孔故を 1

孔 と変化させた｡孔 径は

である｡

実験② : 孔当た りの装薬畳を一定に し.孔故を変化 さ せた実験

本実敦では段当た り装薬量の増加と孔故の増加によ る振動の大 きさの変化を知ることを日原 とする｡

装重畳は孔当た り

kgとし.段当た り斉発発破孔 故を

孔 と変化 させた｡穿孔長は

で 一定である｡孔径は

である｡

2)

最小抵抗縁効果実験 ( 爆薬の櫛

実験③ : 孔 当た り装薬宜を一定に し,穿孔長を変化 さ せた実験

本実験では過装薬状膿か ら弱装薬状態での振動の大 きさの変化を知ることを 目標 とする｡

装 薬

は 孔 当 た り

g と し. 穿 孔 長 を 1 .

と変化させた｡孔径は

である｡

実験㊨ : 穿孔長を一定に し.孔当た りの装薬丘を変化 させた実換

本実験{･ も過装薬状態から弱装薬状値での振動の大 きさの変化を知ることを目標 とする｡

穿 孔 長 は

と し, 孔 当 た りの 装 薬 量 を

一

と変化させた｡孔径は

である｡

3

)デカ. ,プl )ング効果実験

棄験⑤ : デカップ] ). /グ地理の有無による契験 本実鼓ではヂカップ l J. /4' の有無による振動の大き さの変化を知ることを目標 とする｡

突抜では TNT 系爆薬 ( 商品名 :コーズマイ ト)と低 壌速爆薬 ( 爆速

(商品名:7 '‑I :ナイ 日 の 2 唖頬の爆薬を用いた ｡TNT 系爆薬は通常は デカップ l JI /g ' 地理を行わない状態で起爆 される｡ こ れに対 し.低爆速爆薬は原理的には高性能の爆薬を小

(

ヽ焉 ,ー

< C L C L

100 80

6 0 40 20

1 2 3

4 5 N u mb e ro fH o l e s

Fig･2 Reladonbetweenpeakacc

el er

①)

口径で長装薬 とすることによって爆速を遅 くしたもの であ り.通常の使用ではデカップリング処理を施 した 形式で発破が行われる｡

孔径は

mで一定 とし. TNT 系爆薬 と低爆速爆 薬の両方についてデカップリ･ /グ処理を行った場合と 行わない場合の振動の大 きさを調べた｡デカップ リン

グ指数は

である｡

2.4

計測方法

振肋の計測にあたっては加速度 ビック7 ップ(1 )汁 I /

7) ,ブレア. /プ(I )オ･ /製

.武 沈堀端等 (日電三栄製

による信号をデータレ

コーダ

型 :

1 )に記な した｡ ビ･ /ク7 ･ /‑ / の設位にあたっては.鉄板を良好な岩畳上に石膏で闘 定 し.その上にマグネ ットで固定 した｡測点は発破位 位か ら

の距離で

箇所設匿 した｡計測 し た振動成分は鉛直成分である｡

契故では発破する岩盤の状態がなるべ く変化 しない ように,発破箇所を

つの実験では 1つの発破区域 と なるように している｡

3.

実敦結果及び考察

分割効果英数

突放① : 段当た り装薬丘を一定 とし.枚数孔に分割 し て装薬 した実輸

Fig.2

は

の段当た り装薬

kgの結果{. あ り.

挺軸に加速度

l

.析軸に孔故を とり,加速度波形 中の庇大加速度をプロ,トした回である｡全体に. くラ

ツキはあるものの.段当た り装薬丑が同 じでも分割孔 故を多 くした方が振動の大 きさは低接される傾向にあ ることを示 している｡ この原田 として,各孔の起爆に よ. ?て発生する振動が筋管起爆の時間的な基や起爆位

K8YakLJGakkaishi.Vol･55.No

･

' Ⅳ

1 2 3

4

Nu mberofHol

e s

Fig･3 Relationbetweenvib

rationleveland numberofholes.Date血oWn

inFig.2is used.

Iu焉 , ヽTT<ーTl 2

0 11505

1

2 3 4 5

N

u

ro f H o

一

e

Fig.4 Reladonbetweenpeakaccelerationand num ber of holes at a

n observation

point(

Exp.@)

匠の空間的な蓋のた

めに相互干渉 した結果によること などが考えられるが,い

づれに してもこの結果か ら.

各孔の振動波形が盤壁 した

結果として生 じる振動の大 きさは段当た り装薬丘のみによ. ?て

は決定 されないと いえるようである｡段当た り装薬丘 1 . 6 kgの

結果に ついても同様の傾向が見られている｡

は同 じ加速度波形につい

て振動 レベルを井出 し.その結果を孔故に対 し

てプF Zヅトした回である｡

振動 レベルにおいても分別効果が部署{･ あることがわ かる｡ 実

鼓⑳ = 孔当た りの装薬丘を一定に し,そし 数を変化 させた実験

は軸点

の扱脚揺柴であ り,旋軸に加速度

1 2 3 4

5 De pt hofbor e hol e( m)

Fig.5 RelaGonbetweenpeakaccel

er

holes at an observation point(Exp.③)

70 6 0

､

｣ ‑ > ′ 50 4 0

0

0

1 2 3 4

5 De pt hofbo r e ho

l e( m)

Fjg.6 Retationbetweenvibrationlevelan d numtw ofholes.Dat

eshm inFig.5 isu

sed.

(ga

l ),横軸に孔数を とり,加速

度波形中の最大加速 度をプロヅトした国である｡孔政

の増加に伴い庇大加 速度値 も増加する

倖向にある｡その増加の割合は孔衣 ( 段当た り装薬畳

) が 2 倍になっても 2 倍とはならず若 干低い値 となっ

ているようである｡ この原田について ち.各孔の起爆

によって発生する振動が町甘起爆の時 間的な轟や起爆

位匿の空間的な轟のために相互干渉 し

た結果によることなどが考えられる｡

5

(

C O L X

D

0.1 0.2 0.3 0

.

5 0 . 6

ChrgeperHoJe(Kg)

Fig.7 Re]adonbetween

pe

xp. ㊨

り鶴薬丑に着 日する必要があるように思われる｡

3.2

穿孔長効果集魚

実験③ : 孔 当た り装薬量を一定に し.穿孔長を変化 させた車扱

Fig.5

は沸点

の観河結果であ り.縦軸に加速度

l

,横軸に穿孔長を と り.加速度波形中の最大加 速度をプt '. /トした回である｡穿孔長を長 くするに従 って庖大加速度値は急歌に増加するが.ある長 さ( 約 1 . 5m)以上か らその勾配は軽やかになっている｡約 1 . 5m以決での振動の急激な減少には盤打ち発破のた めの岩盤表面のゆるみ領域の影野が含 まれている可能 性 もある｡

Fig.6

は挺軸に振動 レベル

を とりプ. ,ァ トし た回である

と同様の頼向を示 していることが わかる｡

実換⑥ : 穿孔長を一定に し,孔当た りの装薬丑を変化 させた車扱

Fig,7

は抑点

の観測結果であ り,縦軸に加速度

ga l ),横軸に装薬畳を とり,加速度波形中の最大加 速度をプロヅトした回である｡ この実験結果はほぼ装 萌丑に比例 して最大加速度億は増加する旅向にある｡

以上より,破砕効果 との閑適はあるけれ ども,穿孔 長を短 くすれば授動が低減することが判明 した｡

3.3

デカップl Jング効果実験

零敗⑤ : デカ･ /プ) )ング処理の有無による実敦

つの焚故が別々の場所で行われたので両者を比較 す るために,本現場 で求め られ てい る叔大加速度

( P P A) と糞薬丑,距離 との隣 保( P P A亡 , K･ W

, 7

･ D

12･6

9

を用いて

値を井出 し,検肘を行 った

は挺掛 こK 値,括軸に段当た り装薬

g

を とり,

1 2 3 4

Chqrgeperdeton

o

Fig.8 Re]ationbetweenKyalueanddlargequanti･ tyoEexplosiveperdetonatorholeatallObser･ vationpint(E貫

P

⑨)

w

it

O:

● :

口:

r :

′ ヽ

I

e; t D ヽ ー

50

40

30 20 10

5 10 15 20 25 NumberofHo)es

Fi9.9 Relatiombetweenpeakaccelerationand nunber oE holes at an observation point(Exp.

㊨)

7P F ,ットした国である

□印はデカッブ1 )ン〆処 理を行った場合の結果であ り,●,■印はデカ. ,ブl )

I /グ地理を しない場合の結果である

ロ)と( ●, q)との豊がEF i 苛であ り.任爆遼爆薬 と

系爆薬

との間には明味な基は窪められないようI Cある｡

以上 より.ヂカップT )I /グ効果についてはかな り有 効I Cあることが定め られる｡

4.

まとめ

低振動発破に関す るい くつかの方法について現場乗 験を行い.定性的な債向を得ることができた｡以下に その要点を妃述する｡

Kay8kuGakk8ishi.VoL55.No･1.11994 ‑ 37‑

日 m3

当た りの装薬丘を同 じに し.段当た り装薬丘 を分割 して枚数孔に充填する方法は発破振動の低減に 対 して有効である｡孔当た り焚薬丘を一定に して,礼 故を増や した場合には孔故に比例 して授動の大きさは 大 きくなる｡ しか し.その勾配は孔数倍ではな くそれ

より小さ い ｡

2

) 岩盤の破砕効果 との関速を考慮する必要がある けJ tども.穿孔長を短 くすれば発破振動は低液する｡

3

)デカ･ ,プ L )ン〆処理は振動低軌 こ対 して有効で あると思われる｡

4

) 今回の実故結果から授動の大 きさには孔当た り 裳我見が密接に関連 しているようである｡

今回の実鼓培果からは上配のような定性的な伝向 し か柑ることができなかった｡一般に.発破振動や岩垂 の発破による破砕効矧 1発破対象である岩畳の状況に

より大きな影響を受ける｡従って.敢密な意味での発 破振動の検肘を行 うには十分に管理 された岩盤に対 し て実験を行 うことが必賓 となる｡本研究においては

｢ 乗務の中で若干の換肘を行 う｣とい う形での実験であ ったため岩盤や耶廿の℡理 に い くつかの間切点を浅 し ているが.実務的には本研兜の成果のような状況がな こりうるとい うことも l つの参考 とはなるであろう｡

今後は.今回換肘 したい くつかの低振動発破法につ いてさらに定血的な評価およびそれぞれの発破法の相 互の比較を行 う必要があると思われる｡ さらに.今回 の実故では授動の大 きさのみに着日しているが岩盤の 正砕効果との閑適.尭鼓菅との阻速.現場状況に合わ せた低振動発破法の選択基中などについて検討するこ

とも必要であろ う｡

Fie一db一astingexperimentstoreducethemagnitudeofgroundvibration

byAkihikoMIYAJI',SunaoKUNIMATSUH,TakehiroISEI'' andKojiNAKAGAWA'''

Forthepurposeofreducingthemagnitudeofgroundvibration,茄eldblastingex･

perimentswerecarriedoutataconstructionfieldwherenoorrippingblasting

i s

ducted.

Thereareseyeralideastoreducethemagnitudeofthevibrationpractically･Toex･

aminefoureLEects.Rveexpenmentswereconductedasfollows.

1)EffectoEdividingthechargequaJ)Cityofexplosive, 2)EffectoEburden.

3)EtEectofdecouphg, 4)E

f f

a

A

s aresultsofexpenments,qualitativetendenciestoreducethemagnitudeofthevibra･ Lionwereconfirmed.

(

A k a s a k a.

AIST,MIT

J

6

H 'FacultyofEngineering,Yam aguchiUniversity,Tokiwadai,Ube755

,

Japan)

‑ 38‑

_{火薬学会旺}