KR102609923B1 - Automatic design system of tunnel blast patterns for selecting dominated safety facility using critical object index based on geometric and geographic information, and method for the same - Google Patents
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Abstract
터널 발파패턴 자동화 설계시, 통합 기하정보 기반의 임계물건지수(COI)를 산출하여 발파지점에서 지배 보안물건을 선정하여 터널발파 자동화 설계를 작성할 수 있으며, 또한, 임계물건지수(COI)를 산출하여 발파지점에서 지배 보안물건을 선정함으로써 터널공사 노선의 선형 발파지점의 인접 보안물건 조사를 간략화할 수 있고, 또한, 지배 보안물건과 터널 위치별 설계정보를 선정하여 자동화 설계결과를 작성한 후, 3D로 디지털화된 현장의 기하정보를 바탕으로 발파영향을 3D 시각화하여 출력할 수 있는, 통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템 및 그 방법이 제공된다.When designing tunnel blasting pattern automation, the critical object index (COI) based on integrated geometric information can be calculated to select the dominant security object at the blasting point to create a tunnel blasting automation design. Additionally, the critical object index (COI) can be calculated to create a tunnel blasting automation design. By selecting the dominant security object at the blasting point, it is possible to simplify the investigation of security objects adjacent to the linear blasting point of the tunnel construction route. In addition, design information for each dominant security object and tunnel location is selected to create automated design results, and then generated in 3D. A tunnel blasting pattern automated design system and method for selecting dominant security objects using a critical object index based on integrated geometric information, which can output 3D visualization of the blasting impact based on digitized geometric information of the site, are provided.
Description
본 발명은 터널 발파패턴 자동화 설계에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 터널 발파패턴 자동화 설계시, 발파지점의 주요 보안물건인 지배 보안물건(Dominated Safety Facility)을 선정하도록 임계물건지수(Critical Object Index: COI)를 산출하여 터널 자동화 설계결과를 작성하는, 통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to the automation design of tunnel blasting patterns. More specifically, when designing the automation of tunnel blasting patterns, the Critical Object Index (COI) is used to select the dominant safety facility, which is the main security object at the blasting point. It relates to a tunnel blasting pattern automation design system and method that calculates and creates tunnel automation design results and selects dominant security objects using a critical object index based on integrated geometric information.
일반적으로, 터널 공사시 암반을 굴착하는 방법으로 화약을 사용하는 발파 작업은 다른 공법들에 비해 경제성이 뛰어나 현재까지도 널리 사용되고 있다. 화약의 폭발력을 이용하여 암반을 굴착하는 발파작업은 설계 단계에서부터 발파효율의 극대화뿐 아니라, 터널의 안정성과 발파진동 및 소음과 같은 발파공해를 고려하여야 한다.In general, blasting using gunpowder as a method of excavating rock during tunnel construction is more economical than other methods and is still widely used to this day. Blasting work that excavates rock using the explosive power of gunpowder must not only maximize blasting efficiency from the design stage, but also consider tunnel stability and blasting pollution such as blasting vibration and noise.
이와 같이 발파에 의해 발생되는 발파진동은 매우 중요한 문제로서, 발파작업이 수행되기 전에 발파작업의 결과에 따라 발생할 진동 수준이 예측될 수 있어야 한다. 이를 위해서 시험발파를 통해 발파진동 추정식에서 사용되는 상수들을 결정하고 발파설계에 반영하고 있으나, 이에 따른 시간과 비용이 많이 소요된다. As such, the blasting vibration generated by blasting is a very important issue, and the level of vibration that will occur as a result of the blasting work must be predicted before the blasting work is performed. For this purpose, constants used in the blast vibration estimation equation are determined through test blasting and reflected in the blast design, but this requires a lot of time and cost.
특히, 터널 설계시 일정과 비용의 문제로 발파 설계를 세밀하게 계획하지 못하고, 노선에 대하여 소수의 조건만 고려하여 설계된다. 이로 인하여 과장약 또는 과설계된 발파패턴도가 현장에 적용되고 있으며, 발파진동에 의한 환경 피해 및 공사비가 과다 책정되는 문제점이 있었다.In particular, when designing a tunnel, the blasting design cannot be planned in detail due to scheduling and cost issues, and the route is designed with only a few conditions in mind. As a result, over-exaggerated or over-designed blasting patterns are being applied to the field, and there are problems with environmental damage caused by blasting vibration and construction costs being overestimated.
한편, 도 1a는 통상적인 발파설계 절차를 나타내는 도면이고, 도 1b는 발파패턴도를 예시하는 도면이다.Meanwhile, Figure 1A is a diagram showing a typical blasting design procedure, and Figure 1B is a diagram illustrating a blasting pattern.
도 1a에 도시된 바와 같이, 지금까지 이용되는 터널 발파설계 방법은, 노선 각 지점의 조건을 고려하여 인력으로 계산하고 각 지점의 발파패턴을 결정하는 방식으로 수행되어 왔다. As shown in FIG. 1A, the tunnel blasting design method used so far has been performed by calculating manpower and determining the blasting pattern at each point, taking into account the conditions at each point along the route.
하지만, 이러한 기존 터널 발파설계는 주요 지장물의 결정 및 이격거리 산정, 발파 장약량 산정 등에 많은 시간이 소요되며, 노선의 조건이 변경될 경우 다시 똑같은 단계를 거쳐 터널 발파설계를 수행하여야 하는 문제점이 있었다. However, this existing tunnel blasting design requires a lot of time to determine major obstacles, calculate the separation distance, and calculate the blasting charge amount, and if the conditions of the route change, there is a problem in that the tunnel blasting design must be performed again through the same steps.
또한, 주요 지장물 산정시 인접한 지장물을 우선 고려하므로 이격거리가 멀지만 허용진동기준치가 낮은 지장물이 발파설계에서 누락되는 문제도 발생되고 있는 실정이다.In addition, since adjacent obstacles are considered first when calculating major obstacles, there is a problem that obstacles that are far apart but have low allowable vibration standards are omitted in the blasting design.
한편, 도 2a는 발파진동 추정식을 설명하기 위한 도면이고, 도 2b는 자승근 환산거리를 예시하는 도면이다.Meanwhile, FIG. 2A is a diagram for explaining the blasting vibration estimation equation, and FIG. 2B is a diagram illustrating the square root converted distance.
도 2a에 도시된 바와 같이, 발파진동 추정식은 거리와 지발당 최대 장약량에 대한 함수로서, 예를 들면, 발파진동 추정식은 다음의 수학식 1과 같이 주어질 수 있다.As shown in FIG. 2A, the blast vibration estimation equation is a function of the distance and the maximum charge per delay. For example, the blast vibration estimation equation can be given as in Equation 1 below.
[수학식 1][Equation 1]
여기서, 는 지반진동속도[㎝/sec]를 나타내고, 는 발파상수(또는 입지상수)를 나타내며, 는 폭원과 수진점간의 거리인 보안거리[m]를 나타내고, 는 지발당 최대 장약량[㎏]을 나타내며, 은 감쇠지수(감쇠상수)를 나타내고, 는 장약지수를 나타낸다.here, represents the ground vibration speed [cm/sec], represents the blasting constant (or location constant), represents the security distance [m], which is the distance between the width and the main point, represents the maximum charge per delay [kg], represents the attenuation index (attenuation constant), represents the load index.
구체적으로, 거리와 지발당 장약량의 관계로부터 를 환산거리(Scaled Distance: SD)라고 하며, 장약지수인 의 값이 1/2이면 자승근 환산거리(Square Root Scaled Distance), 1/3이면 삼승근 환산거리(Cube Root Scaled Distance)라고 한다. Specifically, from the relationship between distance and charge amount per delay, is called Scaled Distance (SD), and is the load index. If the value is 1/2, it is called Square Root Scaled Distance, and if it is 1/3, it is called Cube Root Scaled Distance.
일반적으로 근거리에서는 삼승근 환산거리가 적합하고 원거리에서는 자승근 환산거리가 적합한 것으로 알려져 있다.In general, it is known that the cubic root conversion distance is appropriate for short distances, and the square root conversion distance is appropriate for long distances.
예를 들면, 도 2b에 도시된 바와 같이, 자승근 환산거리, 즉, 보안거리 를 장약량의 자승근으로 나눈 값인 의 함수로서 최대 입자속도를 나타내는 방식이며, 삼승근 환산거리보다 통상적으로 많이 사용된다. For example, as shown in Figure 2b, the square root converted distance, that is, the security distance is the value divided by the square root of the charge amount. It is a method of expressing the maximum particle speed as a function of , and is more commonly used than the cubic root converted distance.
이러한 자승근 환산거리는 장약이 긴 봉상으로 분포된 것에 기초한 것이므로, 발파공의 단위 길이당 밀도가 일정하다면 발파공의 직경은 장약량의 자승근에 비례한다. 따라서 의 비는 대략 두 길이, 즉, 발파지점과 수진기 중심과의 거리인 보안거리 와 에 비례하는 발파공 반경의 비를 나타낸다.This square root conversion distance is based on the charge being distributed in a long rod shape, so if the density per unit length of the blast hole is constant, the diameter of the blast hole is proportional to the square root of the charge amount. thus The ratio of is approximately two lengths, that is, the security distance, which is the distance between the blast point and the center of the receiver. and It represents the ratio of the blast hole radius proportional to .
또한, 와 은 정량적으로 평가할 수 없는 인자에 의한 영향을 대표하는 값이다. (발파상수)는 발파부지와 인근 구조물의 기하학적 형태, 대상 암반의 지질학적 특징 및 역학적 특성을 나타내는 정수를 나타내고, (감쇠상수)은 발파조건에 따르는 상수로 폭약의 종류, 장약량, 기폭방법, 전색상태, 자유면수, 발파유형, 폭원과 측점간의 거리를 나타내는 지수를 말한다.also, and is a value that represents the influence of factors that cannot be quantitatively evaluated. (Blasting constant) represents an integer representing the geometric shape of the blasting site and nearby structures, the geological characteristics and mechanical characteristics of the target rock, (Attenuation constant) is a constant depending on the blasting conditions and refers to an index representing the type of explosive, charge amount, detonation method, discoloration state, number of free surfaces, blasting type, and the distance between the blast source and measuring point.
또한, 도 2a에 도시된 바와 같이, 폭원과 수진점간의 거리인 이격거리[m]인 는 다음의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있고, 또한, 지발당 최대 장약량[㎏]인 는 다음의 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.In addition, as shown in Figure 2a, the separation distance [m], which is the distance between the width and the starting point, can be expressed as the following equation 2, and the maximum charge amount per delay [kg] is can be expressed as Equation 3 below:
[수학식 2][Equation 2]
[수학식 3][Equation 3]
한편, 도 3a는 종래의 기술에 따른 각 보안물건을 대상으로 단면검토를 통해 발파패턴을 설계하는 것을 나타내는 도면이고, 도 3b는 발파패턴 설계시 진동속도와 진동레벨을 산출하는 것을 나타내는 도면이다.Meanwhile, Figure 3a is a diagram showing designing a blasting pattern through cross-sectional examination of each security object according to the prior art, and Figure 3b is a diagram showing calculating the vibration speed and vibration level when designing the blasting pattern.
종래의 기술에 따른 터널 발파패턴 설계시, 도 3a에 도시된 바와 같이, 각 보안물건을 대상으로 단면 검토를 통해 발파패턴을 인력작업으로 설계하고 있다. When designing a tunnel blasting pattern according to conventional technology, as shown in Figure 3a, the blasting pattern is designed by human labor through a cross-sectional review of each security object.
구체적으로, 보안물건(Safety Facility)은 화약류의 취급상의 위해로부터 보호가 요구되는 장비, 시설 등을 말하며, 제1종 보안물건, 제2종 보안물건, 제3종 보안물건 및 제4종 보안물건으로 구분할 수 있다. 예를 들면, 제1종 보안물건은 국보로 지정된 건조물, 시가지의 주택, 학교, 보육기관, 병원, 사찰, 교회 및 경기장을 말한다. 또한, 제2종 보안물건은 촌락의 주택 및 공원을 말한다. Specifically, safety facilities refer to equipment, facilities, etc. that require protection from hazards in handling explosives, and include Type 1 security facilities, Type 2 security facilities, Type 3 security facilities, and Type 4 security facilities. It can be divided into: For example, Type 1 security objects include buildings designated as national treasures, houses in urban areas, schools, childcare centers, hospitals, temples, churches, and stadiums. Additionally, type 2 security objects refer to houses and parks in villages.
또한, 제3종 보안물건은 제1종 보안물건 및 제2종 보안물건에 속하지 아니하는 주택, 철도, 궤도, 선박의 항로 또는 계류소, 석유저장시설, 고압가스제조·저장시설(충전소로 포함한다), 발전소, 변전소 및 공장을 말한다. 또한, 제4종 보안물건은 「도로법」 제10조 각 호에 따른 도로, 고압전선, 화약류취급소 및 화기취급소를 말한다.In addition, Type 3 security items include houses, railways, tracks, ship routes or moorings, oil storage facilities, and high-pressure gas production/storage facilities (including charging stations) that do not belong to Type 1 or Type 2 security items. ), power plants, substations, and factories. In addition, Type 4 security objects refer to roads, high-voltage wires, explosives handling stations, and firearms handling stations under each subparagraph of Article 10 of the Road Act.
종래의 기술에 따른 터널 발파 설계 절차는, 먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, 지반조사 결과를 반영한 지보패턴을 선정하고, 이후, 지발당 장약량(폭약량)을 결정하며, 이후, 보안물건별 진동속도를 계산한다. The tunnel blasting design procedure according to the conventional technology first selects a support pattern that reflects the results of the ground investigation, as shown in Figure 3a, then determines the charge amount (explosive amount) per delay, and then determines the amount of charge per security object. Calculate the vibration speed.
이후. 도 3b에 도시된 바와 같이, 계산된 진동속가 허용값 이상인 경우, 굴진장과 장약량을 조절하는 조절발파로 변경한다. 하지만, 종래의 기술에 따른 터널 발파 설계의 경우, 각 보안물건을 대상으로 단면 검토를 통해 발파패턴을 인력작업으로 설계하기 때문에 비효율적이라는 문제점이 있다.after. As shown in Figure 3b, if the calculated vibration speed is greater than the allowable value, it is changed to controlled blasting that adjusts the excavation length and charge amount. However, in the case of tunnel blasting design according to conventional technology, there is a problem of inefficiency because the blasting pattern is designed by human labor through a cross-sectional review of each security object.
한편, 최근 터널발파 작업에 있어서, 터널발파에 필요한 여러 가지 현장조건, 즉, 현장의 암반 조건, 사용되는 화약 또는 뇌관 등과 같은 여러 가지 조건들을 입력하고, 이를 기초로 하여 터널 발파패턴도와 뇌관/화약 사용내역을 자동으로 출력할 수 있도록 발전되어 왔으며, 이에 따라, 여러 가지 다양한 현장상황을 객관적으로 신속 정확하게 반영하는 발파패턴도를 형성할 수 있게 되었다.Meanwhile, in recent tunnel blasting work, various field conditions required for tunnel blasting, such as site rock conditions, gunpowder or detonator, etc., are input, and based on these, a tunnel blasting pattern diagram and detonator/detonator are created. It has been developed to automatically output usage details, making it possible to form blasting pattern diagrams that objectively, quickly and accurately reflect various on-site situations.
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또한, 발파작업시 발파에 따른 진동값을 예측하고, 이를 기초로 하여 발파패턴도를 수정함으로써 발파진동을 최소화할 수 있게 되었다. In addition, it was possible to minimize blasting vibration by predicting the vibration value due to blasting during blasting work and modifying the blasting pattern based on this.
또한, 발파작업시 변화하는 현장상황에 따라 가변되는 현장조건을 수동으로 추가입력하여 발파패턴도를 수정함으로써 기결정된 발파패턴도를 변화하는 현장상황에 따라 신속 정확하게 수정할 수 있게 되었다. In addition, by manually inputting additional field conditions that change during blasting work and modifying the blasting pattern, the predetermined blasting pattern can be quickly and accurately modified according to changing field conditions.
다시 말하면, 이론에 의해 결정된 표준 발파패턴도를 기초로 하여 현장에서는 주로 개인적 경험적 요소에 의존하여 표준 발파 패턴도를 대부분 수정하여 적용하고 있는데 기인한 비효율성 및 부정확성의 문제점들을 해결할 수 있으며, 또한, 가변적인 현장상황에 의해 발생되는 수정요인을 정확히 파악하여 현장에서 실제적으로 유효하게 적용될 수 있는 수정된 발파패턴도를 자동적으로 설계할 수 있다.In other words, based on the standard blasting pattern determined by theory, the problems of inefficiency and inaccuracy caused by the fact that the standard blasting pattern is mostly modified and applied in the field mainly relying on personal empirical factors can be solved. By accurately identifying the correction factors caused by variable field conditions, a modified blasting pattern that can be practically applied in the field can be automatically designed.
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한편, 도 4는 종래의 기술에 따른 터널 발파 설계시 각 지점의 주요 보안물건인 지배 보안물건을 산정할 필요성을 설명하기 위한 도면이다.Meanwhile, Figure 4 is a diagram illustrating the need to calculate the dominant security object, which is the main security object at each point, when designing tunnel blasting according to conventional technology.
도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 터널 발파 설계시 각 지점의 주요 보안물건인 지배 보안물건의 산정이 필요하다. As shown in Figure 4, when designing tunnel blasting according to conventional technology, it is necessary to calculate the dominant security object, which is the main security object at each point.
여기서, 지배 보안물건은 발파 지점과 보안물건의 거리와 보안물건의 허용 발파 진동기준을 모두 고려하여야 한다. 예를 들면, 발파지점에서 인접 보안물건까지의 거리는 LB > LC > LD 이고, 이때, 제4 보안물건까지의 거리(LD)가 가장 가깝다. Here, the controlling security object must take into account both the distance between the blasting point and the security object and the allowable blasting vibration standards of the security object. For example, the distance from the blasting point to the adjacent security object is L B > L C > L D , and at this time, the distance to the fourth security object (L D ) is the closest.
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하지만, 허용 진동값을 고려한 계산 장약량은 WB < WC < WD로서, 제2 보안물건까지의 장약량(WB)이 최소가 된다. However, the calculated charge amount considering the allowable vibration value is W B < W C < W D , so the charge amount (W B ) up to the second security object is minimum.
이에 따라, 발파 위치에서는 제2 보안물건에 지배를 받으며, 이를 반영하여 장약량이 산정되어야 한다. 즉, 제2 보안물건을 지배 보안물건으로 선정하고, 이를 고려하여 터널발파 설계가 이루어져야 한다.Accordingly, the blasting location is governed by the second security object, and the charge quantity must be calculated to reflect this. In other words, the second security object should be selected as the dominant security object, and the tunnel blast design should be designed taking this into account.
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한편, 터널 발파패턴도 자동 설계와 관련된 선행기술로서, 대한민국 공개특허번호 제2000-61481호에는 "터널 발파패턴도 자동 설계 방법 및 터널 발파패턴도를 제공하는프로그램을 기록한 기록매체"라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 5를 참조하여 설명한다.Meanwhile, as a prior art related to the automatic design of tunnel blasting patterns, Republic of Korea Patent Publication No. 2000-61481 is an invention entitled "A recording medium recording a method for automatically designing a tunnel blasting pattern and a program providing a tunnel blasting pattern diagram." This is disclosed, and will be described with reference to FIG. 5.
도 5는 종래의 기술에 따른 터널발파 자동 설계 방법을 나타내는 동작흐름도이다.Figure 5 is an operation flowchart showing an automatic tunnel blasting design method according to the prior art.
도 5를 참조하면, 종래의 기술에 따른 터널발파 자동 설계 방법은, 먼저, 발파가 수행될 터널의 단면형상을 결정하고, 그 선택된 터널단면에 대응하는 변수를 입력하여 터널단면을 결정한다(S11).Referring to FIG. 5, the automatic design method for tunnel blasting according to the prior art first determines the cross-sectional shape of the tunnel where blasting will be performed, and determines the tunnel cross-section by inputting variables corresponding to the selected tunnel cross-section (S11 ).
다음으로, 심발 형태를 선택하고, 터널현장의 정보를 터널현장 데이터베이스에 입력하고, 사용되는 화약의 정보를 화약 데이터 베이스에 입력하고, 그리고 사용되는 뇌관의 정보를 뇌관 데이터베이스에 입력하고 저장한다(S12).Next, select the core type, enter the information of the tunnel site into the tunnel site database, enter the information of the gunpowder to be used into the gunpowder database, and enter and store the information of the detonator to be used in the detonator database (S12 ).
다음으로, 터널 발파를 위하여 선택된 제안식에서 상기 자료입력/저장단계에서 입력된 각 자료들을 입력 파라미터로 연산하여 터널 발파패턴도 설계에 직접적으로 사용되는 출력 파라미터들, 즉, 암석계수, 공간격, 저항선의 길이 및 사용화약의 종류와 개수 등을 산출한다(S13).Next, in the proposed equation selected for tunnel blasting, each data input in the data input/storage step is calculated as input parameters, and output parameters directly used in designing the tunnel blasting pattern are obtained, namely, rock coefficient, space gap, and resistance line. Calculate the length and type and number of explosives used (S13).
다음으로, 결정된 설계 파라미터들을 기초로 하여, 터널단면상의 발파공의 위치 지정, 화약의 사용내역 결정, 그리고 각 발파공에 적절한 시차 및 진폭순서에 의한 뇌관의 사용내역을 결정한다(S14).Next, based on the determined design parameters, the location of the blast hole on the tunnel cross-section is determined, the usage details of the gunpowder are determined, and the usage details of the detonator are determined according to the time difference and amplitude sequence appropriate for each blast hole (S14).
다음으로, 결정된 발파패턴도를 기초로 하여 발파에 따른 진동값을 예측한다 (S15).Next, the vibration value due to blasting is predicted based on the determined blasting pattern (S15).
다음으로, 예측된 발파 진동값이 기준이되는 허용 진동값을 초과하는지 확인한다(S16).Next, check whether the predicted blasting vibration value exceeds the standard allowable vibration value (S16).
다음으로, 상기 예측된 발파 진동값이 기준이 되는 허용 진동값을 초과하는 경우, 터널단면상의 발파공의 위치 지정, 화약 및 뇌관의 사용 내역 결정, 그리고 각 발파공에 적절한 뇌관시차에 의한 지발당 장약량을 보정함으로써, 발파패턴도에 의한 진동이 허용진동값 이내에 위치할 수 있도록 하는 발파패턴도 진동을 보정한다(S17).Next, if the predicted blasting vibration value exceeds the standard allowable vibration value, the location of the blasting hole on the tunnel cross-section is determined, the usage details of gunpowder and detonator are determined, and the amount of charge per delay is determined by detonating time difference appropriate for each blasting hole. By correcting, the vibration of the blasting pattern is corrected so that the vibration caused by the blasting pattern is within the allowable vibration value (S17).
다음으로, 상기 예측된 발파 진동값이 기준이 되는 허용 진동값을 초과하지 않는 경우, 안전 발파패턴도를 작성한다(S18). Next, if the predicted blasting vibration value does not exceed the standard allowable vibration value, a safety blasting pattern diagram is created (S18).
이때, 상기의 단계들을 거쳐 결정된 발파패턴도를 기초로 하여 가변하는 현장상황을 추가적으로 사용자가 적절히 반영할 수 있도록 하기 위하여, 설계된 발파패턴도를 수동으로 변경 입력할 수 있다.At this time, in order to allow the user to additionally appropriately reflect the changing field situation based on the blasting pattern determined through the above steps, the designed blasting pattern can be manually changed and entered.
다시 말하면, 종래의 기술에 따른 터널발파 자동 설계 방법의 경우, 발파패턴도를 작성하게 될 터널의 단면에 대한 정보를 입력하고, 터널 현장 데이터베이스(암석 강도, 사용 화약 등)를 입력한다. In other words, in the case of the automatic tunnel blasting design method according to the conventional technology, information about the cross section of the tunnel for which the blasting pattern will be created is input, and the tunnel site database (rock strength, gunpowder used, etc.) is input.
이후, 발파패턴에 요구되는 설계파라미터(암석계수, 천공간격, 장약량 등)를 산출하기 위해서 스웨덴식 수식을 활용하여 파라미터들을 산출함으로써 발파패턴도를 생성하고, 이후, 발파진동을 예측하는 분석 단계를 거쳐, 터널발파에 필요한 여러 가지 현장조건을 입력자료로 사용하여 터널 발파 패턴도와 뇌관/화약 사용내역 등을 자동으로 출력할 수 있다.Afterwards, in order to calculate the design parameters required for the blasting pattern (rock coefficient, bore spacing, charge amount, etc.), a blasting pattern diagram is created by calculating the parameters using the Swedish formula, and then an analysis step is performed to predict the blasting vibration. Through this, various field conditions required for tunnel blasting can be used as input data to automatically output tunnel blasting pattern diagrams and detonator/gunpowder usage details.
종래의 기술에 따른 터널발파 자동 설계 방법에 따르면, 기존의 이론에 의해 결정된 표준 발파패턴도를 기초로 하여 현장에서는 주로 개인적 경험적 요소에 의존하여 표준 발파패턴도를 대부분 수정하여 적용하고 있는데 기인한 비효율성 및 부정확성의 문제점들을 해결하였으며, 가변적인 현장상황에 의해 발생되는 수정요인을 정확히 파악하여 현장에서 실제적으로 유효하게 적용될 수 있는 수정된 발파패턴도를 자동적으로 설계할 수 있다.According to the automatic design method for tunnel blasting according to the conventional technology, the standard blasting pattern diagram is mostly modified and applied in the field mainly depending on personal experiential factors, based on the standard blasting pattern diagram determined by existing theory. Problems of efficiency and inaccuracy have been solved, and by accurately identifying correction factors caused by variable field conditions, a modified blasting pattern that can be practically applied in the field can be automatically designed.
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하지만, 종래의 기술에 따른 터널발파 자동 설계 방법의 경우, 발파 위치에 따른 지배 보안물건을 고려하지 않음에 따라 최적의 터널 발파패턴을 설계할 수 없다는 한계가 있다.However, in the case of the automatic tunnel blasting design method according to the conventional technology, there is a limitation in that the optimal tunnel blasting pattern cannot be designed because it does not take into account the dominant security object according to the blasting location.
결국, 전술한 바와 같이, 통상적인 기존 터널 발파 설계는 지반조사 결과를 통해 터널 지보패턴을 선정한 후, 폭약량을 결정하여 주변 보안물건에 영향을 주는 진동영향을 검토한 후, 폭약량을 조절하여 발파패턴을 설계하는 방식으로 이루어진다.In the end, as mentioned above, the typical existing tunnel blasting design selects the tunnel support pattern through the results of ground investigation, determines the amount of explosives, reviews the vibration effect affecting surrounding security objects, and then adjusts the amount of explosives. This is done by designing the blasting pattern.
특히, 터널 발파 설계시에, 보안물건은 발파 지점과 보안물건의 거리와 보안물건의 허용 발파 진동기준이 모두 고려되어야 하는데, 특히, 터널 선형에 따라 인접 보안물건 조사에 많은 인력과 시간이 소요되는 문제점이 있다.In particular, when designing tunnel blasting, the distance between the blasting point and the security object and the allowable blasting vibration standards of the security object must all be considered. In particular, it takes a lot of manpower and time to investigate adjacent security objects depending on the tunnel alignment. There is a problem.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 터널 발파패턴 자동화 설계시, 통합 기하정보 기반의 임계물건지수(COI)를 산출하여 발파지점에서 지배 보안물건을 선정하여 터널발파 자동화 설계를 작성할 수 있는, 통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.The technical task to be achieved by the present invention to solve the above-mentioned problems is to design tunnel blasting automation by calculating the critical object index (COI) based on integrated geometric information and selecting the dominant security object at the blasting point when designing tunnel blasting pattern automation. The purpose is to provide a tunnel blasting pattern automated design system and method that selects dominant security objects using a critical object index based on integrated geometric information, which can create a tunnel blasting pattern.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 임계물건지수(COI)를 산출하여 발파지점에서 지배 보안물건을 선정함으로써 터널공사 노선의 선형 발파지점의 인접 보안물건 조사를 간략화할 수 있는, 통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.Another technical task to be achieved by the present invention is to calculate the critical object index (COI) and select the dominant security object at the blasting point, thereby simplifying the investigation of security objects adjacent to the linear blasting point of the tunnel construction route, based on integrated geometric information. The purpose is to provide a tunnel blasting pattern automated design system and method that selects dominant security objects using the critical object index.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 지배 보안물건과 터널 위치별 설계정보를 선정하여 자동화 설계결과를 작성한 후, 3D로 디지털화된 현장의 기하정보를 바탕으로 발파영향을 3D 시각화하여 출력할 수 있는, 통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.Another technical task that the present invention aims to achieve is to create automated design results by selecting design information for each dominant security object and tunnel location, and then to print 3D visualization of the blasting effect based on the 3D digitized geometric information of the site. The purpose is to provide a tunnel blasting pattern automated design system and method that selects dominant security objects using a critical object index based on integrated geometric information.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템은, 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템에 있어서, 터널 설계 DB로부터 터널공사 노선의 터널 선형정보를 추출하여 선형 분할하고, 지리정보시스템(GIS)으로부터 수집된 지리정보를 활용하여 터널공사 노선의 보안물건 정보를 각각 수집하는 데이터 수집 및 처리 모듈; 시험발파 결과나 문헌 제안식에 따른 발파진동 추정식으로부터 터널 발파를추정하여 임계물건지수(COI)를 산출하며, 상기 산출된 임계물건지수(COI)에 따라 터널공사 노선의 선형 지점 각각의 지배 보안물건을 선정하는 지배 보안물건 설정 모듈; 상기 지배 보안물건 설정 모듈에서 선정된 지배 보안물건에 대응하는 터널 위치별 설계정보를 처리하는 터널 위치별 설계정보 처리 모듈; 상기 지배 보안물건 및 터널 위치별 설계정보에 따라 터널발파 자동화 설계결과를 작성하는 자동화 설계결과 작성 모듈; 및 상기 터널발파 자동화 설계결과를 시각화하여 출력하는 자동화 설계결과 출력 모듈을 포함하되, 상기 임계물건지수(COI)는 터널발파 설계를 위하여 발파지점에서 상기 지배 보안물건을 선정하기 위한 지수로서, 장약량을 1kg으로 가정한 조건에서 발파지점과 보안물건의 거리와 해당 보안물건의 허용진동기준을 만족하는 거리의 비율로 주어지며; 상기 임계물건지수(COI)에 따라 터널공사 노선의 각 선형 지점의 지배 보안물건이 선정되는 것을 특징으로 한다.As a means of achieving the above-described technical problem, the tunnel blasting pattern automated design system for selecting a dominant security object using a critical object index based on integrated geometric information according to the present invention is a tunnel blasting pattern automated design system, A data collection and processing module that extracts the tunnel linear information of the tunnel construction route from the design DB, divides it into linear segments, and collects security object information on the tunnel construction route using geographic information collected from a geographic information system (GIS); The critical object index (COI) is calculated by estimating the tunnel blast from the results of test blasting or the blast vibration estimation formula according to the literature proposal, and the governing security of each linear point of the tunnel construction route according to the calculated critical object index (COI). A governing security object setting module that selects the object; a design information processing module for each tunnel location that processes design information for each tunnel location corresponding to the dominant security object selected in the dominant security object setting module; An automated design result creation module that creates tunnel blasting automation design results according to the design information for each control security object and tunnel location; And an automated design result output module that visualizes and outputs the tunnel blasting automation design results, wherein the critical object index (COI) is an index for selecting the dominant security object at the blasting point for tunnel blasting design, and determines the charge quantity. It is given as the ratio of the distance between the blasting point and the security object and the distance that satisfies the allowable vibration standards of the security object under the assumption of 1kg; The dominant security object at each linear point of the tunnel construction route is selected according to the critical object index (COI).
여기서, 상기 데이터 수집 및 처리 모듈은, 터널 설계 DB로부터 터널공사 노선의 터널 선형정보를 추출하는 터널 선형정보 추출부; 상기 추출된 터널 선형정보에 따라 선형 분할하는 터널공사 노선 선형 분할부; 및 터널공사 노선의 선형정보를 통해 노선에 따라 연속적인 점의 좌표를 추출하고, 지리정보시스템(GIS)이 제공하는 지리정보를 통해 터널공사 노선 주변의 일정거리 이격된 보안물건 정보를 각각 수집하는 보안물건 정보 수집부를 포함할 수 있다.Here, the data collection and processing module includes a tunnel linear information extraction unit that extracts tunnel linear information of the tunnel construction route from the tunnel design DB; a tunnel construction route linear division unit that linearly divides according to the extracted tunnel linear information; and extracting the coordinates of continuous points along the route through the linear information of the tunnel construction route, and collecting information on security objects spaced a certain distance around the tunnel construction route through geographic information provided by a geographic information system (GIS). It may include a security object information collection unit.
여기서, 상기 지배 보안물건 설정 모듈은, 상기 보안물건 정보 수집부에서 수집된 보안물건 정보에 시험발파 결과나 문헌 제안식에 따른 발파진동 추정식으로부터 발파진동을 추정하는 발파진동 추정부; 상기 추정된 발파진동에 대응하는 임계물건지수(COI) 산출식에 따라 임계물건지수(COI)를 산출하는 임계물건지수(COI) 산출부; 및 상기 산출된 임계물건지수(COI)에 따라 터널공사 노선의 선형 지점 각각의 지배 보안물건을 선정하는 지배 보안물건 선정부를 포함할 수 있다.Here, the dominant security object setting module includes a blasting vibration estimation unit that estimates blasting vibration from test blasting results or a blasting vibration estimation equation according to a literature proposal in the security object information collected by the security object information collection unit; A critical object index (COI) calculation unit that calculates a critical object index (COI) according to a critical object index (COI) calculation formula corresponding to the estimated blasting vibration; And it may include a dominant security object selection unit that selects a dominant security object for each linear point of the tunnel construction route according to the calculated critical object index (COI).
여기서, 상기 임계물건지수(COI)가 최소인 보안물건이 해당 발파지점의 지배 보안물건으로 선정될 수 있다.Here, the security object with the minimum critical object index (COI) may be selected as the dominant security object at the corresponding blast point.
여기서, 상기 보안물건 정보는 위치, 거리 및 허용진동 기준을 포함하고, 상기 터널 위치별 설계정보는 굴진장, 장약량 및 제어발파 공법을 포함할 수 있다.Here, the security object information includes location, distance, and allowable vibration standards, and the design information for each tunnel location may include excavation length, charge amount, and controlled blasting method.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 방법은, 데이터 수집 및 처리 모듈, 지배 보안물건 설정 모듈, 터널 위치별 설계정보 처리 모듈, 자동화 설계결과 작성 모듈 및 자동화 설계결과 출력 모듈로 이루어진 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템에 의한 터널 발파패턴 자동화 설계 방법에 있어서, a) 터널발파 자동화 설계를 위해 데이터 수집 및 처리 모듈이 터널 설계 DB로부터 터널공사 노선의 터널 선형정보를 추출하여 선형 분할하는 단계; b) 지리정보시스템(GIS)이 제공하는 지리정보를 통해 터널공사 노선 주변의 일정거리 이격된 보안물건 정보를 각각 수집하는 단계; c) 지배 보안물건 설정 모듈이 시험발파 결과나 문헌 제안식에 따른 발파진동 추정식으로부터 발파진동을 추정하는 단계; d) 지배 보안물건 설정 모듈이 상기 추정된 발파진동에 대응하는 임계물건지수(COI) 산출식으로부터 임계물건지수(COI)를 산출하는 단계; e) 지배 보안물건 설정 모듈이 상기 산출된 임계물건지수(COI)에 따라 선형 지점 각각의 지배 보안물건을 선정하는 단계; f) 터널 위치별 설계정보 처리 모듈이 상기 선정된 지배 보안물건에 대응하는 터널 위치별 설계정보를 처리하는 단계; g) 자동화 설계결과 작성 모듈이 상기 지배 보안물건 및 터널 위치별 설계정보에 따라 터널발파 자동화 설계결과를 작성하는 단계; 및 h) 자동화 설계결과 출력 모듈이 상기 터널발파 자동화 설계결과를 시각화하여 출력하는 단계를 포함하되, 상기 임계물건지수(COI)는 터널발파 설계를 위하여 발파지점에서 상기 지배 보안물건을 선정하기 위한 지수로서, 장약량을 1kg으로 가정한 조건에서 발파지점과 보안물건의 거리와 해당 보안물건의 허용진동기준을 만족하는 거리의 비율로 주어지며; 상기 임계물건지수(COI)에 따라 터널공사 노선의 각 선형 지점의 지배 보안물건이 선정되는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, as another means to achieve the above-described technical task, the tunnel blasting pattern automation design method for selecting a dominant security object using a critical object index based on integrated geometric information according to the present invention includes a data collection and processing module, and a dominant security object. In the tunnel blasting pattern automation design method by the tunnel blasting pattern automation design system consisting of a security object setting module, a design information processing module for each tunnel location, an automated design result creation module, and an automated design result output module, a) tunnel blasting automation design A data collection and processing module extracts the tunnel linear information of the tunnel construction route from the tunnel design DB and linearly divides it; b) collecting information on security objects spaced a certain distance around the tunnel construction route through geographic information provided by a geographic information system (GIS); c) a step where the controlling security object setting module estimates blasting vibration from test blasting results or a blasting vibration estimation formula according to a formula proposed in the literature; d) a control security object setting module calculating a critical object index (COI) from a critical object index (COI) calculation formula corresponding to the estimated blasting vibration; e) the controlling security item setting module selecting a controlling security item for each linear point according to the calculated critical item index (COI); f) a design information processing module for each tunnel location processing design information for each tunnel location corresponding to the selected dominant security object; g) an automated design result creation module creating tunnel blast automation design results according to the design information for each dominant security object and tunnel location; and h) an automated design result output module visualizing and outputting the tunnel blasting automation design result, wherein the critical object index (COI) is an index for selecting the dominant security object at the blasting point for tunnel blasting design. It is given as the ratio of the distance between the blasting point and the security object and the distance that satisfies the allowable vibration standards of the security object under the condition that the charge quantity is assumed to be 1kg; The dominant security object at each linear point of the tunnel construction route is selected according to the critical object index (COI).
여기서, 상기 d) 단계의 임계물건지수(COI)가 최소인 보안물건이 해당 발파지점의 지배 보안물건으로 선정될 수 있다.Here, the security object with the minimum critical object index (COI) in step d) may be selected as the dominant security object at the corresponding blast point.
여기서, 상기 b) 단계의 보안물건 정보는 위치, 거리 및 허용진동 기준을 포함하고, 상기 터널 위치별 설계정보는 굴진장, 장약량 및 제어발파 공법을 포함할 수 있다.Here, the security object information in step b) includes location, distance, and allowable vibration standards, and the design information for each tunnel location may include excavation length, charge amount, and controlled blasting method.
여기서, 상기 f) 단계에서 터널 위치별 설계정보는 굴진장, 장약량 및 제어발파 공법을 포함하고, 터널공사 노선에 따른 지보패턴정보를 입력하고, 상기 지보패턴정보에 따라 장약량을 배열화하여 연산하는 것을 특징으로 한다.Here, in step f), the design information for each tunnel location includes the excavation length, charge amount, and controlled blasting method, and support pattern information according to the tunnel construction route is input, and charge amount is arranged and calculated according to the support pattern information. It is characterized by
여기서, 상기 h) 단계에서 상기 터널발파 자동화 설계결과로 작성된 발파영향을 구(Sphere) 형태의 3D로 시각화하여 출력할 있다.Here, in step h), the blasting impact created as a result of the tunnel blasting automation design can be visualized and output in 3D in the form of a sphere.
본 발명에 따르면, 터널 발파패턴 자동화 설계시, 통합 기하정보 기반의 임계물건지수(COI)를 산출하여 발파지점에서 지배 보안물건을 선정하여 터널발파 자동화 설계결과를 작성할 수 있다.According to the present invention, when designing a tunnel blasting pattern automation, a critical object index (COI) based on integrated geometric information can be calculated to select a dominant security object at the blasting point to create a tunnel blasting automation design result.
본 발명에 따르면, 임계물건지수(COI)를 산출하여 발파지점에서 지배 보안물건을 선정함으로써 터널공사 노선의 선형 발파지점의 인접 보안물건 조사를 간략화할 수 있다.According to the present invention, the investigation of security objects adjacent to the linear blasting point of the tunnel construction route can be simplified by calculating the critical object index (COI) and selecting the dominant security object at the blasting point.
본 발명에 따르면, 지배 보안물건과 터널 위치별 설계정보를 선정하여 자동화 설계결과를 작성한 후, 3D로 디지털화된 현장의 기하정보를 바탕으로 발파영향을 3D 시각화하여 출력할 수 있다.According to the present invention, after selecting the design information for each dominant security object and tunnel location and creating an automated design result, the impact of blasting can be visualized and output in 3D based on the geometric information of the site digitized in 3D.
도 1a는 통상적인 발파설계 절차를 나타내는 도면이고, 도 1b는 발파패턴도를 예시하는 도면이다.
도 2a는 발파진동 추정식을 설명하기 위한 도면이고, 도 2b는 자승근 환산거리를 예시하는 도면이다.
도 3a는 종래의 기술에 따른 각 보안물건을 대상으로 단면검토를 통해 발파패턴을 설계하는 것을 나타내는 도면이고, 도 3b는 발파패턴 설계시 진동속도와 진동레벨을 산출하는 것을 나타내는 도면이다.
도 4는 터널 발파 설계시 각 지점의 주요 보안물건인 지배 보안물건을 산정할 필요성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 종래의 기술에 따른 터널발파 자동 설계 방법을 나타내는 동작흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템에서 디지털 현장 기하정보를 바탕으로 터널발파 설계를 자동화하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템에서 터널공사 노선상의 전체 지점에서 각각의 보안물건과의 관계를 표준화하기 위해서 임계물건지수(COI)를 산출하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템의 구성도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템에서 지리정보시스템(GIS)으로부터 수집된 건물정보를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템에서 발파패턴을 제안하는 엑셀파일 출력을 예시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템에서 보안물건 정보가 한 점에서 객체로 변경되는 것을 예시하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템에서 발파검토에 따른 3D 시각화 출력을 예시하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 방법을 나타내는 동작흐름도이다.Figure 1a is a diagram showing a typical blasting design procedure, and Figure 1b is a diagram illustrating a blasting pattern.
Figure 2a is a diagram for explaining the blasting vibration estimation equation, and Figure 2b is a diagram illustrating the square root converted distance.
Figure 3a is a diagram showing designing a blasting pattern through cross-sectional examination of each security object according to the prior art, and Figure 3b is a diagram showing calculating the vibration speed and vibration level when designing the blasting pattern.
Figure 4 is a diagram to explain the need to calculate the dominant security object, which is the main security object at each point, when designing tunnel blasting.
Figure 5 is an operation flowchart showing an automatic tunnel blasting design method according to the prior art.
Figure 6 illustrates the concept of automating tunnel blasting design based on digital field geometric information in a tunnel blasting pattern automation design system that selects dominant security objects using a critical object index based on integrated geometric information according to an embodiment of the present invention. This is a drawing for this purpose.
Figure 7 standardizes the relationship with each security object at all points along the tunnel construction route in the tunnel blasting pattern automated design system that selects the dominant security object using the critical object index based on integrated geometric information according to an embodiment of the present invention. This is a diagram to explain how to calculate the critical object index (COI).
Figure 8 is a configuration diagram of a tunnel blasting pattern automated design system that selects a dominant security object using a critical object index based on integrated geometric information according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 is a diagram showing building information collected from a geographic information system (GIS) in a tunnel blasting pattern automated design system that selects dominant security objects using a critical object index based on integrated geometric information according to an embodiment of the present invention.
Figure 10 is a diagram illustrating an Excel file output suggesting a blasting pattern in a tunnel blasting pattern automated design system that selects a dominant security object using a critical object index based on integrated geometric information according to an embodiment of the present invention.
Figure 11 is a diagram illustrating the change of security object information from a point to an object in a tunnel blasting pattern automated design system that selects a dominant security object using a critical object index based on integrated geometric information according to an embodiment of the present invention. .
Figure 12 is a diagram illustrating the 3D visualization output according to the blast review in the tunnel blasting pattern automated design system that selects the dominant security object using the critical object index based on integrated geometric information according to an embodiment of the present invention.
Figure 13 is an operation flowchart showing a tunnel blasting pattern automation design method for selecting a dominant security object using a critical object index based on integrated geometric information according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Below, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts that are not related to the description are omitted, and similar parts are given similar reference numerals throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part is said to “include” a certain element, this means that it may further include other elements rather than excluding other elements, unless specifically stated to the contrary. Additionally, terms such as “…unit” used in the specification refer to a unit that processes at least one function or operation, and may be implemented as hardware, software, or a combination of hardware and software.
[통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템(100)][Tunnel blasting pattern automated design system (100) that selects dominant security objects using a critical object index based on integrated geometric information]
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템에서 디지털 현장 기하정보를 바탕으로 터널발파 설계를 자동화하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.Figure 6 illustrates the concept of automating tunnel blasting design based on digital field geometric information in a tunnel blasting pattern automation design system that selects dominant security objects using a critical object index based on integrated geometric information according to an embodiment of the present invention. This is a drawing for this purpose.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템은 3D로 디지털화된 현장의 기하정보를 바탕으로 터널 발파패턴 설계를 자동화하기 위한 것이다.First, the tunnel blasting pattern automation design system that selects dominant security objects using a critical object index based on integrated geometric information according to an embodiment of the present invention automates tunnel blasting pattern design based on 3D digitized on-site geometric information. It is for this purpose.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템의 경우, 예를 들면, Autodesk에서 제공하는 Dynamo 프로그램에 따라 디지털화된 현장의 기하정보를 바탕으로 터널 발파 설계를 자동화할 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.As shown in Figure 6, in the case of the tunnel blasting pattern automation design system according to an embodiment of the present invention, for example, tunnel blasting design is automated based on the geometric information of the field digitized according to the Dynamo program provided by Autodesk. It can be done, but it is not limited to this.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템에 사용되는 Dynamo 프로그램의 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 터널공사 노선의 선형정보를 용이하게 추출할 수 있고, 터널공사 노선을 따라 연속적인 발파지점의 좌표를 추출할 수 있다.Specifically, in the case of the Dynamo program used in the tunnel blasting pattern automated design system according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 6, linear information of the tunnel construction route can be easily extracted and the tunnel construction route can be Accordingly, the coordinates of continuous blasting points can be extracted.
또한, 보안물건 좌표에 객체를 생성하거나 보안 물건정보를 추출할 수 있으며, 객체간의 최단거리 추출을 내장함수로 내장하고 있다. In addition, objects can be created in the coordinates of security objects or security object information can be extracted, and extraction of the shortest distance between objects is included as a built-in function.
또한, 터널공사 노선의 위치별 터널 설계정보를 제공하며, 예를 들면, 터널공서 노선을 따른 지보패턴의 정보를 입력할 수 있고, 또한, 패턴정보에 따라 장약량을 배열화하여 연산할 수 있다.In addition, it provides tunnel design information for each location of the tunnel construction route. For example, information on the support pattern along the tunnel construction route can be input, and the charge amount can be arranged and calculated according to the pattern information.
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템은, 통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하고, 또한, 3D로 디지털화된 현장의 기하정보를 바탕으로 터널발파 설계를 자동화할 수 있다.Accordingly, the tunnel blasting pattern automated design system according to an embodiment of the present invention selects a dominant security object using a critical object index based on integrated geometric information, and also constructs a tunnel based on 3D digitized on-site geometric information. Blasting design can be automated.
구체적으로, 터널공사 노선의 선형정보를 통해 노선에 따라 연속적인 점의 좌표를 추출하고, 지리정보시스템(GIS: 300)이 제공하는 지리정보를 통해 터널공사 노선 주변의 일정거리 이격된 보안물건 정보를 각각 수집하고, 이를 통해 보안물건 좌표를 생성하며, 터널공사 노선상의 전체 지점에서 주위 보안물건과의 관계를 산출하도록 임계물건지수(Critical Object Index: COI)를 산출한다. Specifically, the coordinates of continuous points along the route are extracted through linear information of the tunnel construction route, and information on security objects spaced a certain distance around the tunnel construction route is extracted through geographic information provided by a geographic information system (GIS: 300). are collected respectively, the coordinates of security objects are generated through this, and the Critical Object Index (COI) is calculated to calculate the relationship with surrounding security objects at all points along the tunnel construction route.
즉, 발파지점과 보안물건과의 거리 및 해당 보안물건의 허용진동기준을 만족하는 거리의 비율을 산출한다.In other words, the ratio of the distance between the blasting point and the security object and the distance that satisfies the permissible vibration standards of the security object is calculated.
특히, 임계물건지수(COI)가 최소로 산출되는 것을 해당 발파지점의 지배 보안물건으로 추출함에 따라 터널 발파패턴 설계결과를 작성할 수 있다.In particular, the tunnel blasting pattern design results can be created by extracting the minimum critical object index (COI) calculated as the dominant security object at the blast point.
한편, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템에서 터널공사 노선상의 전체 지점에서 각각의 보안물건과의 관계를 표준화하기 위해서 임계물건지수(COI)를 산출하는 것을 설명하기 위한 도면이다.Meanwhile, Figure 7 shows the relationship between each security object at all points along the tunnel construction route in the tunnel blasting pattern automated design system that selects the dominant security object using a critical object index based on integrated geometric information according to an embodiment of the present invention. This is a diagram to explain calculating the critical object index (COI) to standardize.
본 발명의 실시예에 따른 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템은, 터널공사 노선상의 전체 점에서 각 보안물건과의 관계를 표준화하기 위한 방안으로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 임계물건지수(COI)를 산출한다.The tunnel blasting pattern automated design system according to an embodiment of the present invention is a method for standardizing the relationship with each security object at all points along the tunnel construction route, and as shown in FIG. 7, the critical object index (COI) is used. Calculate
여기서, 상기 임계물건지수(COI)는 터널발파 설계를 위하여 발파지점에서 지배 보안물건을 선정하기 위한 지수(Index)를 말하며, 이러한 임계물건지수(COI)가 최소인 보안물건이 해당 발파지점의 지배 보안물건으로 선정된다.Here, the critical object index (COI) refers to an index for selecting the dominant security object at the blasting point for tunnel blasting design, and the security object with the minimum critical object index (COI) dominates the blasting point. Selected as a security object.
구체적으로, 상기 임계물건지수(COI)는 다음의 수학식 4와 같이 장약량(W)을 1kg으로 가정한 조건에서 발파지점과 보안물건의 거리()와 해당 보안물건의 허용진동 기준을 만족하는 거리()의 비율로 주어진다.Specifically, the critical object index (COI) is the distance between the blasting point and the security object ( ) and the distance that satisfies the allowable vibration standards for the security object ( ) is given as a ratio.
[수학식 4][Equation 4]
이때, 는 다음의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.At this time, Can be expressed as Equation 5 below:
[수학식 5][Equation 5]
여기서, 는 허용진동값을 나타내고, 는 발파상수를 나타내며, 는 지발당 최대 장약량[㎏]을 나타내며, 은 감쇠지수(감쇠상수)를 나타내고, 는 장약지수를 나타낸다. 이때, 를 1㎏으로 가정할 경우, 는 다음의 수학식 6과 같이 주어진다.here, represents the allowable vibration value, represents the blast constant, represents the maximum charge per delay [kg], represents the attenuation index (attenuation constant), represents the load index. At this time, Assuming that is 1kg, is given as in Equation 6 below.
[수학식 6][Equation 6]
예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, A 지점의 임계물건지수(COI)가 최소인 보안물건이 지배 보안물건이 된다.For example, as shown in Figure 7, the security object with the minimum critical object index (COI) at point A becomes the dominant security object.
구체적으로, 제1 보안물건의 허용 진동속도가 0.2cm/sec이고, 이격거리가 90m일 때, COI는 1.2로 산출되고, 제2 보안물건의 허용 진동속도는 0.1cm/sec이고, 이격거리가 80.5m일 때 COI가 0.7로 산출되며, 제3 보안물건의 허용 진동속도는 0.3cm/sec이고 이격거리가 58m일 때 COI는 1.0으로 산출되고, 제4 보안물건의 허용 진동속도는 1cm/sec이고, 이격거리가 22m일 때 COI는 0.8로 산출될 경우, COI가 0.7인 제2 보안물건의 이격거리가 제3 보안물건, 제3 보안물건보다 멀리 이격되어 있어도 지배 보안물건으로 선정될 수 있다.Specifically, when the allowable vibration speed of the first security object is 0.2cm/sec and the separation distance is 90m, COI is calculated as 1.2, the allowable vibration speed of the second security item is 0.1cm/sec, and the separation distance is When 80.5m, the COI is calculated as 0.7, the allowable vibration speed of the 3rd security object is 0.3cm/sec, and when the separation distance is 58m, the COI is calculated as 1.0, and the allowable vibration speed of the 4th security object is 1cm/sec. And if the COI is calculated as 0.8 when the separation distance is 22m, the second security object with a COI of 0.7 can be selected as the dominant security object even if the separation distance is farther than the third security object and the third security object. .
한편, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템의 구성도이다.Meanwhile, Figure 8 is a configuration diagram of a tunnel blasting pattern automated design system that selects a dominant security object using a critical object index based on integrated geometric information according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템(100)은, 데이터 수집 및 처리 모듈(110), 지배 보안물건 설정 모듈(120), 터널 위치별 설계정보 처리 모듈(130), 자동화 설계결과 작성 모듈(140) 및 자동화 설계결과 출력 모듈(150)을 포함하여 구성된다. Referring to FIG. 8, the tunnel blasting pattern automation design system 100, which selects a dominant security object using a critical object index based on integrated geometric information according to an embodiment of the present invention, includes a data collection and processing module 110, It is composed of a controlling security object setting module (120), a design information processing module for each tunnel location (130), an automated design result writing module (140), and an automated design result output module (150).
데이터 수집 및 처리 모듈(110)은 터널 설계 DB(200)로부터 터널공사 노선의 터널 선형정보를 추출하여 선형 분할하고, 지리정보시스템(GIS)(300)으로부터 수집된 지리정보를 활용하여 터널공사 노선의 보안물건 정보를 각각 수집한다. 여기서, 상기 데이터 수집 및 처리 모듈(110)은 터널 선형정보 추출부(111), 터널공사 노선 선형 분할부(112) 및 보안물건 정보 수집부(113)를 포함할 수 있다.The data collection and processing module 110 extracts the tunnel linear information of the tunnel construction route from the tunnel design DB 200, divides it linearly, and uses the geographical information collected from the geographic information system (GIS) 300 to construct the tunnel construction route. Collect each security object information. Here, the data collection and processing module 110 may include a tunnel linear information extraction unit 111, a tunnel construction route linear division unit 112, and a security object information collection unit 113.
구체적으로, 상기 데이터 수집 및 처리 모듈(110)의 터널 선형정보 추출부(111)는 터널 설계 DB(200)로부터 터널공사 노선의 터널 선형정보를 추출한다. 또한, 상기 데이터 수집 및 처리 모듈(110)의 터널공사 노선 선형 분할부(112)는 상기 추출된 터널 선형정보에 따라 터널공사 노선을 선형 분할한다. Specifically, the tunnel linear information extraction unit 111 of the data collection and processing module 110 extracts tunnel linear information of the tunnel construction route from the tunnel design DB 200. In addition, the tunnel construction route linear division unit 112 of the data collection and processing module 110 linearly divides the tunnel construction route according to the extracted tunnel linear information.
또한, 상기 데이터 수집 및 처리 모듈(110)의 보안물건 정보 수집부(113)는 지리정보시스템(300)으로부터 수집된 지리정보를 활용하여 터널공사 노선의 보안물건 정보를 각각 수집한다.In addition, the security object information collection unit 113 of the data collection and processing module 110 collects security object information on each tunnel construction route using geographic information collected from the geographic information system 300.
지배 보안물건 설정 모듈(120)은 시험발파 결과나 문헌 제안식에 따른 발파진동 추정식에 따라 발파진동을 추정하고, 추정된 발파진동에 대응하는 임계물건지수(COI) 산출식으로부터 임계물건지수(COI)를 산출하며, 상기 산출된 임계물건지수(COI)에 따라 터널공사 노선의 선형 지점 각각의 지배 보안물건을 선정한다.The controlling security object setting module 120 estimates the blasting vibration according to the test blasting results or the blasting vibration estimation formula according to the literature proposal, and calculates the critical object index (COI) from the critical object index (COI) calculation formula corresponding to the estimated blasting vibration. COI) is calculated, and the dominant security object at each linear point of the tunnel construction route is selected according to the calculated critical object index (COI).
여기서, 상기 지배 보안물건 설정 모듈(120)은 발파진동 추정부(121), 임계물건지수 산출부(122) 및 지배 보안물건 선정부(123)를 포함할 수 있다.Here, the dominant security object setting module 120 may include a blast vibration estimation unit 121, a critical object index calculation unit 122, and a dominant security object selection unit 123.
구체적으로, 상기 지배 보안물건 설정 모듈(120)의 발파진동 추정부(121)는 상기 보안물건 정보 수집부(113)에서 수집된 보안물건 정보에 시험발파 결과나 문헌 제안식에 따른 발파진동 추정식으로부터 발파진동을 추정한다.Specifically, the blasting vibration estimation unit 121 of the dominant security object setting module 120 uses the security object information collected by the security object information collection unit 113 as a test blasting result or a blasting vibration estimation formula according to a formula proposed in the literature. The blasting vibration is estimated from .
또한, 상기 지배 보안물건 설정 모듈(120)의 임계물건지수 산출부(122)는 지배 보안물건 선정을 위해 상기 추정된 발파진동에 대응하는 임계물건지수(COI) 산출식으로부터 임계물건지수(COI)를 산출한다. 또한, 상기 지배 보안물건 설정 모듈(120)의 지배 보안물건 선정부(123)는 상기 산출된 임계물건지수(COI)에 따라 터널공사 노선의 선형 지점 각각의 지배 보안물건을 선정한다. 이에 따라, 터널공사 노선의 선형 발파지점의 인접 보안물건 조사를 간략화할 수 있다.In addition, the critical object index calculation unit 122 of the dominant security object setting module 120 calculates the critical object index (COI) from the critical object index (COI) calculation formula corresponding to the estimated blasting vibration to select the dominant security object. Calculate . In addition, the dominant security object selection unit 123 of the dominant security object setting module 120 selects a dominant security object for each linear point of the tunnel construction route according to the calculated critical object index (COI). Accordingly, the investigation of security objects adjacent to the linear blasting point of the tunnel construction route can be simplified.
터널 위치별 설계정보 처리 모듈(130)은 상기 지배 보안물건 설정 모듈(120)에서 선정된 지배 보안물건에 따른 터널 위치별 설계정보를 처리한다.The design information processing module 130 for each tunnel location processes design information for each tunnel location according to the dominant security object selected in the dominant security object setting module 120.
자동화 설계결과 작성 모듈(140)은 상기 선정된 터널 위치별 설계정보로부터 터널발파 자동화 설계 결과를 작성한다.The automated design result creation module 140 creates tunnel blasting automation design results from the design information for each selected tunnel location.
자동화 설계결과 출력 모듈(150)은 상기 터널발파 자동화 설계 결과를 3D 시각화하여 출력한다.The automated design result output module 150 visualizes and outputs the tunnel blasting automated design result in 3D.
다시 말하면, 터널의 선형정보를 통해 노선에 따라 연속적인 점의 좌표를 추출하고, GIS 정보를 통해 노선 주변의 일정 거리의 건물정보를 알 수 있기 때문에, 이를 통해 보안물건 좌표에 객체를 생성한다.In other words, the coordinates of continuous points along the route are extracted through the linear information of the tunnel, and information on buildings at a certain distance around the route can be known through GIS information, so an object is created in the coordinates of the security object through this.
또한, 터널공사 노선상의 전체 지점에서 주위 보안물건과의 관계를 산출하도록 임계객체지수(COI)를 계산하여 발파지점과 보안물건과의 거리 및 해당 보안물건의 허용진동 기준을 만족하는 거리의 비율을 산출할 수 있다. 특히, 임계물건지수(COI)가 최소가 되는 것을 해당 발파지점의 지배 보안물건으로 추출할 수 있고, 이를 통해 발파패턴을 설계할 수 있다.In addition, the critical object index (COI) was calculated to calculate the relationship with surrounding security objects at all points along the tunnel construction route, and the ratio of the distance between the blasting point and the security object and the distance that satisfies the allowable vibration standards for the security object was calculated. It can be calculated. In particular, the one with the minimum Critical Object Index (COI) can be extracted as the dominant security object at the blasting point, and through this, the blasting pattern can be designed.
한편, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템에서 지리정보시스템(GIS)으로부터 수집된 건물정보를 나타내는 도면이다.Meanwhile, Figure 9 is a diagram showing building information collected from a geographic information system (GIS) in a tunnel blasting pattern automated design system that selects dominant security objects using the critical object index according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템(100)의 경우, 도 9에 도시된 바와 같이, 지리정보시스템(GIS)을 통해 수집된 지리정보, 예를 들면, 건물정보로부터 보안물건을 검토할 수 있다.In the case of the tunnel blasting pattern automated design system 100 according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 9, security objects are collected from geographic information collected through a geographic information system (GIS), for example, building information. You can review.
예를 들면, 국가정보 포탈의 지리정보시스템(GIS)으로부터 기하정보(건물정보)를 다운로드한 후, 노선 주변의 일정거리의 보안물건을 선택하고, 이때, GIS로부터 수집되는 건물정보를 통한 허용 진동값을 선정할 수 있다.For example, after downloading geometric information (building information) from the geographic information system (GIS) of the national information portal, security objects at a certain distance around the route are selected, and at this time, allowable vibration is obtained through building information collected from GIS. You can select a value.
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템(100)의 경우, 지리정보시스템(GIS)으로부터 기하정보를 수집하고, 지배 보안물건을 선정함으로써 터널공사 노선의 선형 지점에 인접한 보안물건에 대한 조사를 간략화할 수 있다.Accordingly, in the case of the tunnel blasting pattern automated design system 100 according to an embodiment of the present invention, geometric information is collected from a geographic information system (GIS) and a dominant security object is selected to secure security adjacent to a linear point of the tunnel construction route. Research on objects can be simplified.
한편, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템에서 발파패턴을 제안하는 엑셀파일 출력을 예시하는 도면이다.Meanwhile, Figure 10 is a diagram illustrating the output of an Excel file suggesting a blasting pattern in a tunnel blasting pattern automated design system that selects a dominant security object using a critical object index based on integrated geometric information according to an embodiment of the present invention.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템에 사용되는 Dynamo 프로그램의 출력으로서, 발파패턴을 제안하는 엑셀(Excel) 파일 형식으로 출력할 수 있으며, 이때, 보안물건정보가 한 지점에서 객체로 변경될 수 있다.As shown in Figure 10, as an output of the Dynamo program used in the tunnel blasting pattern automated design system according to an embodiment of the present invention, it can be output in an Excel file format that proposes a blasting pattern, and at this time, security Item information can be changed to an object at one point.
한편, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템에서 보안물건 정보가 한 점에서 객체로 변경되는 것을 예시하는 도면이다.Meanwhile, Figure 11 illustrates that security object information is changed from a point to an object in a tunnel blasting pattern automated design system that selects a dominant security object using a critical object index based on integrated geometric information according to an embodiment of the present invention. It is a drawing.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템에서 발파검토에 따른 3D 시각화 출력을 예시하는 도면이다.Figure 12 is a diagram illustrating the 3D visualization output according to the blast review in the tunnel blasting pattern automated design system that selects the dominant security object using the critical object index based on integrated geometric information according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템의 경우, 도 11에 도시된 바와 같이, 터널공사 노선을 따라 배치되어 있는 보안물건의 경우 각 위치별 최단거리를 자동 산정할 수 있다.In the case of the tunnel blasting pattern automated design system according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 11, the shortest distance for each location can be automatically calculated for security objects placed along the tunnel construction route.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템의 경우, 도 12에 도시된 바와 같이, 발파검토에 따른 시각화 출력시, 터널발파 설계시 산출된 발파영향을 구(Sphere) 형태의 3D로 작성할 수 있고, 이때, 구에 색깔을 입혀서 구분할 수 있다.In addition, in the case of the tunnel blasting pattern automated design system according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 12, when visualizing output according to blasting review, the blasting effect calculated during tunnel blasting design is displayed in 3D form in the form of a sphere. It can be written as, and at this time, the phrases can be distinguished by coloring them.
결국, 본 발명의 실시예에 따른 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템에 따르면, 터널 발파패턴 자동화 설계시, 임계물건지수(COI)를 산출하여 발파지점에서 지배 보안물건을 선정하여 터널발파 자동화 설계를 작성할 수 있으며, 또한, 지배 보안물건과 터널 위치별 설계정보를 선정하여 자동화 설계결과를 작성한 후, 3D로 디지털화된 현장의 기하정보를 바탕으로 발파영향을 3D 시각화하여 출력할 수 있다.Ultimately, according to the tunnel blasting pattern automation design system according to an embodiment of the present invention, when designing the tunnel blasting pattern automation, the critical object index (COI) can be calculated and the dominant security object at the blasting point can be selected to create a tunnel blasting automation design. In addition, after selecting the design information for each dominant security object and tunnel location and creating an automated design result, the impact of blasting can be visualized and printed in 3D based on the geometric information of the site digitized in 3D.
[통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 방법][A tunnel blasting pattern automation design method that selects dominant security objects using a critical object index based on integrated geometric information]
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 방법을 나타내는 동작흐름도이다.Figure 13 is an operation flowchart showing a tunnel blasting pattern automation design method for selecting a dominant security object using a critical object index based on integrated geometric information according to an embodiment of the present invention.
도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 방법은, 먼저, 터널발파 자동화 설계를 위해 터널공사 노선의 터널 선형정보를 추출하여 선형 분할한다(S110).Referring to FIG. 13, the tunnel blasting pattern automation design method for selecting a dominant security object using a critical object index based on integrated geometric information according to an embodiment of the present invention is, first, the tunnel construction route is designed to automate tunnel blasting. Tunnel linear information is extracted and linearly divided (S110).
다음으로, 지리정보시스템(GIS)으로부터 수집된 지리정보를 활용하여 터널공사 노선의 보안물건 정보, 예를 들면, 위치, 거리 및 허용진동 기준 등을 각각 수집한다(S120).Next, information on security objects on the tunnel construction route, such as location, distance, and allowable vibration standards, is collected using geographic information collected from a geographic information system (GIS) (S120).
다음으로, 시험발파 결과나 문헌 제안식에 따른 발파진동 추정식으로부터 발파진동을 추정한다(S130). 예를 들면, 전술한 수학식 1에 따라 발파진동을 추정한다.Next, the blasting vibration is estimated from the test blasting results or the blasting vibration estimation formula according to the formula proposed in the literature (S130). For example, blasting vibration is estimated according to Equation 1 described above.
다음으로, 발파지점의 주요 보안물건인 지배 보안물건 선정을 위해 상기 추정된 발파진동에 대응하는 임계물건지수(COI) 산출식으로부터 임계물건지수(COI)를 산출한다(S140). Next, in order to select the dominant security object, which is the main security object at the blasting point, the critical object index (COI) is calculated from the COI calculation formula corresponding to the estimated blasting vibration (S140).
여기서, 상기 임계물건지수(COI)는 터널발파 설계를 위하여 발파지점에서 상기 지배 보안물건을 선정하기 위한 지수(Index)로서, 상기 임계물건지수(COI)에 따라 터널공사 노선의 각 선형 지점의 지배 보안물건을 선정하고, 터널 위치별 설계정보에 따라 터널발파 자동화 설계결과를 작성할 수 있다. Here, the critical object index (COI) is an index for selecting the controlling security object at the blasting point for tunnel blasting design. The critical object index (COI) controls each linear point of the tunnel construction route according to the critical object index (COI). You can select security objects and create tunnel blast automation design results based on design information for each tunnel location.
구체적으로, 상기 임계물건지수(COI)는, 전술한 수학식 4로 나타낸 바와 같이, 장약량(W)을 1kg으로 가정한 조건에서 발파지점과 보안물건의 거리(D)와 해당 보안물건의 허용진동기준을 만족하는 거리(Do)의 비율로 주어지며, 상기 임계물건지수(COI)가 최소인 보안물건을 해당 발파지점의 지배 보안물건으로 선정할 수 있다.Specifically, the critical object index (COI) is, as shown in Equation 4 above, the distance (D) between the blasting point and the security object and the allowable vibration of the security object under the condition that the charge quantity (W) is assumed to be 1 kg. It is given as a ratio of the distance (Do) that satisfies the standard, and the security object with the minimum critical object index (COI) can be selected as the dominant security object at the corresponding blast point.
다음으로, 상기 산출된 임계물건지수(COI)에 따라 터널공사 노선의 선형 지점 각각의 지배 보안물건을 선정한다(S150). Next, the dominant security object at each linear point of the tunnel construction route is selected according to the calculated critical object index (COI) (S150).
즉, 상기 임계물건지수(COI)를 산출하여 발파지점에서 지배 보안물건을 선정함으로써 터널공사 노선의 선형 발파지점의 인접 보안물건 조사를 간략화할 수 있다.In other words, by calculating the critical object index (COI) and selecting the dominant security object at the blasting point, the investigation of security objects adjacent to the linear blasting point of the tunnel construction route can be simplified.
다음으로, 상기 선정된 지배 보안물건에 대응하는 터널 위치별 설계정보, 예를 들면, 굴진장, 장약량, 제어발파 공법 등을 처리한다(S160). Next, design information for each tunnel location corresponding to the selected dominant security object, for example, excavation length, charge amount, controlled blasting method, etc., is processed (S160).
여기서, 상기 터널 위치별 설계정보는 터널공사 노선에 따른 지보패턴정보를 입력하고, 상기 지보패턴정보에 따라 장약량을 배열화하여 연산할 수 있다.Here, the design information for each tunnel location can be calculated by inputting support pattern information according to the tunnel construction route and arranging the charge amount according to the support pattern information.
다음으로, 상기 지배 보안물건 및 터널 위치별 설계정보에 따라 터널발파 자동화 설계결과를 작성한다(S170).Next, the tunnel blasting automation design result is prepared according to the design information for each dominant security object and tunnel location (S170).
다음으로, 상기 터널발파 자동화 설계결과를 3D 시각화하여 출력한다(S180). 예를 들면, 상기 터널발파 자동화 설계결과로 도출된 발파영향을 구(Sphere) 형태의 3D로 시각화하여 출력할 수 있다.Next, the tunnel blasting automation design results are visualized in 3D and output (S180). For example, the blasting impact derived as a result of the tunnel blasting automation design can be visualized and output in 3D in the form of a sphere.
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 터널 발파패턴 자동화 설계시, 임계물건지수(COI)를 산출하여 발파지점에서 지배 보안물건을 선정함으로써 최적의 터널발파 자동화 설계를 도출할 수 있으며, 또한, 지배 보안물건과 터널 위치별 설계정보를 선정하여 자동화 설계결과를 도출하고, 3D로 디지털화된 현장의 기하정보를 바탕으로 발파영향을 3D 시각화하여 출력할 수 있다.Ultimately, according to an embodiment of the present invention, when designing tunnel blasting pattern automation, the optimal tunnel blasting automation design can be derived by calculating the critical object index (COI) and selecting the dominant security object at the blasting point. In addition, the optimal tunnel blasting automation design can be derived. Design information for each security object and tunnel location can be selected to derive automated design results, and the effects of blasting can be visualized and printed in 3D based on 3D digitized geometric information of the site.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The description of the present invention described above is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical idea or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. For example, each component described as unitary may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims described below rather than the detailed description above, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
100: 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템
110: 데이터 수집 및 처리 모듈
111: 터널 선형정보 추출부 112: 터널공사 노선 선형 분할부
113: 보안물건 정보 수집부
120: 지배 보안물건 설정 모듈
121: 발파진동 추정부 122: 임계물건지수 산출부
123: 지배 보안물건 선정부
130: 터널 위치별 설계정보 처리 모듈
140: 자동화 설계결과 작성 모듈
150: 자동화 설계결과 출력 모듈
200: 터널 설계 DB 300: 지리정보시스템(GIS)100: Tunnel blasting pattern automation design system
110: Data collection and processing module
111: Tunnel linear information extraction unit 112: Tunnel construction route linear division unit
113: Security object information collection department
120: Control security object configuration module
121: Blasting vibration estimation unit 122: Critical object index calculation unit
123: Controlled security object selection department
130: Design information processing module for each tunnel location
140: Automation design result writing module
150: Automation design result output module
200: Tunnel design DB 300: Geographic information system (GIS)
Claims (10)
터널 설계 DB(200)로부터 터널공사 노선의 터널 선형정보를 추출하여 선형 분할하고, 지리정보시스템(GIS: 300)으로부터 수집된 지리정보를 활용하여 터널공사 노선의 보안물건 정보를 각각 수집하는 데이터 수집 및 처리 모듈(110);
시험발파 결과나 문헌 제안식에 따른 발파진동 추정식으로부터 터널 발파를추정하여 임계물건지수(Critical Object Index: COI)를 산출하며, 상기 산출된 임계물건지수(COI)에 따라 터널공사 노선의 선형 지점 각각의 지배 보안물건을 선정하는 지배 보안물건 설정 모듈(120);
상기 지배 보안물건 설정 모듈(120)에서 선정된 지배 보안물건에 대응하는 터널 위치별 설계정보를 처리하는 터널 위치별 설계정보 처리 모듈(130);
상기 지배 보안물건 및 터널 위치별 설계정보에 따라 터널발파 자동화 설계결과를 작성하는 자동화 설계결과 작성 모듈(140); 및
상기 터널발파 자동화 설계결과를 시각화하여 출력하는 자동화 설계결과 출력 모듈(150)을 포함하되,
상기 임계물건지수(COI)는 터널발파 설계를 위하여 발파지점에서 상기 지배 보안물건을 선정하기 위한 지수(Index)로서, 장약량(W)을 1kg으로 가정한 조건에서 발파지점과 보안물건의 거리와 해당 보안물건의 허용진동기준을 만족하는 거리의 비율로 주어지며; 상기 임계물건지수(COI)에 따라 터널공사 노선의 각 선형 지점의 지배 보안물건이 선정되는 것을 특징으로 하는 통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템.In the tunnel blasting pattern automation design system,
Data collection by extracting the tunnel linear information of the tunnel construction route from the tunnel design DB (200), dividing it into linear segments, and collecting security object information on the tunnel construction route by using the geographical information collected from the geographic information system (GIS: 300). and processing module 110;
The critical object index (COI) is calculated by estimating tunnel blasting from the results of test blasting or the blasting vibration estimation formula proposed in the literature, and the linear point of the tunnel construction route is calculated according to the calculated critical object index (COI). A dominant security object setting module 120 that selects each dominant security object;
a design information processing module 130 for each tunnel location that processes design information for each tunnel location corresponding to the dominant security object selected in the dominant security object setting module 120;
An automated design result creation module 140 that creates tunnel blast automation design results according to the design information for each dominant security object and tunnel location; and
It includes an automated design result output module 150 that visualizes and outputs the tunnel blasting automation design result,
The critical object index (COI) is an index for selecting the dominant security object at the blasting point for tunnel blasting design, and corresponds to the distance between the blasting point and the security object under the condition that the charge quantity (W) is assumed to be 1kg. It is given as the ratio of the distance that satisfies the allowable vibration standards for security objects; A tunnel blasting pattern automated design system that selects a dominant security object using a critical object index based on integrated geometric information, characterized in that the dominant security object at each linear point of the tunnel construction route is selected according to the critical object index (COI). .
상기 데이터 수집 및 처리 모듈(110)은,
터널 설계 DB(200)로부터 터널공사 노선의 터널 선형정보를 추출하는 터널 선형정보 추출부(111);
상기 추출된 터널 선형정보에 따라 선형 분할하는 터널공사 노선 선형 분할부(112); 및
터널공사 노선의 선형정보를 통해 노선에 따라 연속적인 점의 좌표를 추출하고, 지리정보시스템(GIS: 300)이 제공하는 지리정보를 통해 터널공사 노선 주변의 일정거리 이격된 보안물건 정보를 각각 수집하는 보안물건 정보 수집부(113)를 포함하는 통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템.According to paragraph 1,
The data collection and processing module 110,
a tunnel linear information extraction unit 111 that extracts tunnel linear information of the tunnel construction route from the tunnel design DB 200;
a tunnel construction route linear division unit 112 that linearly divides the extracted tunnel linear information; and
Extract the coordinates of continuous points along the route through the linear information of the tunnel construction route, and collect information on security objects spaced a certain distance around the tunnel construction route through geographic information provided by a geographic information system (GIS: 300). A tunnel blasting pattern automated design system that selects a dominant security object using a critical object index based on integrated geometric information, including a security object information collection unit 113.
상기 지배 보안물건 설정 모듈(120)은,
상기 보안물건 정보 수집부(113)에서 수집된 보안물건 정보에 시험발파 결과나 문헌 제안식에 따른 발파진동 추정식으로부터 발파진동을 추정하는 발파진동 추정부(121);
상기 추정된 발파진동에 대응하는 임계물건지수(COI) 산출식에 따라 임계물건지수(COI)를 산출하는 임계물건지수(COI) 산출부(122); 및
상기 산출된 임계물건지수(COI)에 따라 터널공사 노선의 선형 지점 각각의 지배 보안물건을 선정하는 지배 보안물건 선정부(123)를 포함하는 통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템.According to paragraph 2,
The control security object setting module 120 is,
a blasting vibration estimation unit 121 that estimates blasting vibration from the test blasting results or a blasting vibration estimation formula according to a formula proposed in the literature to the security object information collected by the security object information collection unit 113;
A critical object index (COI) calculation unit 122 that calculates a critical object index (COI) according to a critical object index (COI) calculation formula corresponding to the estimated blasting vibration; and
A dominant security object selection unit 123 that selects a dominant security object at each linear point of the tunnel construction route according to the calculated critical object index (COI) is used to determine the dominant security object using a critical object index based on integrated geometric information. An automated design system for tunnel blasting patterns that selects.
상기 임계물건지수(COI)가 최소인 보안물건이 해당 발파지점의 지배 보안물건으로 선정되는 것을 특징으로 하는 통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템.According to paragraph 1,
A tunnel blasting pattern automated design system that selects a dominant security object using a critical object index based on integrated geometric information, characterized in that the security object with the minimum critical object index (COI) is selected as the dominant security object at the blast point. .
상기 보안물건 정보는 위치, 거리 및 허용진동 기준을 포함하고, 상기 터널 위치별 설계정보는 굴진장, 장약량 및 제어발파 공법을 포함하는 통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 시스템.According to paragraph 1,
The security object information includes location, distance, and allowable vibration standards, and the design information for each tunnel location selects the dominant security object using a critical object index based on integrated geometric information including excavation length, charge amount, and controlled blasting method. Tunnel blasting pattern automation design system.
a) 터널발파 자동화 설계를 위해 데이터 수집 및 처리 모듈(110)이 터널 설계 DB(200)로부터 터널공사 노선의 터널 선형정보를 추출하여 선형 분할하는 단계;
b) 지리정보시스템(GIS: 300)이 제공하는 지리정보를 통해 터널공사 노선 주변의 일정거리 이격된 보안물건 정보를 각각 수집하는 단계;
c) 지배 보안물건 설정 모듈(120)이 시험발파 결과나 문헌 제안식에 따른 발파진동 추정식으로부터 발파진동을 추정하는 단계;
d) 지배 보안물건 설정 모듈(120)이 상기 추정된 발파진동에 대응하는 임계물건지수(COI) 산출식으로부터 임계물건지수(COI)를 산출하는 단계;
e) 지배 보안물건 설정 모듈(120)이 상기 산출된 임계물건지수(COI)에 따라 선형 지점 각각의 지배 보안물건을 선정하는 단계;
f) 터널 위치별 설계정보 처리 모듈(130)이 상기 선정된 지배 보안물건에 대응하는 터널 위치별 설계정보를 처리하는 단계;
g) 자동화 설계결과 작성 모듈(140)이 상기 지배 보안물건 및 터널 위치별 설계정보에 따라 터널발파 자동화 설계결과를 작성하는 단계; 및
h) 자동화 설계결과 출력 모듈(150)이 상기 터널발파 자동화 설계결과를 시각화하여 출력하는 단계를 포함하되,
상기 임계물건지수(COI)는 터널발파 설계를 위하여 발파지점에서 상기 지배 보안물건을 선정하기 위한 지수로서, 장약량을 1kg으로 가정한 조건에서 발파지점과 보안물건의 거리와 해당 보안물건의 허용진동기준을 만족하는 거리의 비율로 주어지며; 상기 임계물건지수(COI)에 따라 터널공사 노선의 각 선형 지점의 지배 보안물건이 선정되는 것을 특징으로 하는 통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 방법.Tunnel blasting consisting of a data collection and processing module (110), a controlling security object setting module (120), a design information processing module for each tunnel location (130), an automated design result writing module (140), and an automated design result output module (150). In the tunnel blasting pattern automation design method using the pattern automation design system,
a) the data collection and processing module 110 extracts the tunnel linear information of the tunnel construction route from the tunnel design DB 200 and linearly divides it for tunnel blasting automation design;
b) collecting information on security objects spaced a certain distance around the tunnel construction route through geographic information provided by a geographic information system (GIS: 300);
c) a step where the dominant security object setting module 120 estimates blasting vibration from test blasting results or a blasting vibration estimation formula according to a formula proposed in the literature;
d) the controlling security object setting module 120 calculating a critical object index (COI) from a COI calculation formula corresponding to the estimated blasting vibration;
e) the controlling security item setting module 120 selecting a controlling security item for each linear point according to the calculated critical item index (COI);
f) the tunnel location-specific design information processing module 130 processes design information for each tunnel location corresponding to the selected dominant security object;
g) the automation design result creation module 140 creating the tunnel blast automation design result according to the design information for each dominant security object and tunnel location; and
h) The automation design result output module 150 includes a step of visualizing and outputting the tunnel blasting automation design result,
The critical object index (COI) is an index for selecting the dominant security object at the blasting point for tunnel blasting design, and is the distance between the blasting point and the security object and the allowable vibration standard for the security object under the condition that the charge quantity is assumed to be 1kg. It is given as the ratio of distances that satisfy; A tunnel blasting pattern automation design method for selecting a dominant security object using a critical object index based on integrated geometric information, characterized in that the dominant security object at each linear point of the tunnel construction route is selected according to the critical object index (COI). .
상기 d) 단계의 임계물건지수(COI)가 최소인 보안물건이 해당 발파지점의 지배 보안물건으로 선정되는 것을 특징으로 하는 통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 방법.According to clause 6,
Tunnel blasting to select a dominant security object using a critical object index based on integrated geometric information, characterized in that the security object with the minimum critical object index (COI) in step d) is selected as the dominant security object at the blast point. How to design pattern automation.
상기 b) 단계의 보안물건 정보는 위치, 거리 및 허용진동 기준을 포함하고, 상기 터널 위치별 설계정보는 굴진장, 장약량 및 제어발파 공법을 포함하는 통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 방법.According to clause 6,
The security object information in step b) includes location, distance, and allowable vibration standards, and the design information for each tunnel location is governed using a critical object index based on integrated geometric information including excavation length, charge amount, and controlled blasting method. Tunnel blasting pattern automation design method for selecting security objects.
상기 f) 단계에서 터널 위치별 설계정보는 굴진장, 장약량 및 제어발파 공법을 포함하고, 터널공사 노선에 따른 지보패턴정보를 입력하고, 상기 지보패턴정보에 따라 장약량을 배열화하여 연산하는 것을 특징으로 하는 통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 방법.According to clause 6,
In step f), the design information for each tunnel location includes the excavation length, charge amount, and controlled blasting method, and support pattern information according to the tunnel construction route is input, and charge amount is arranged and calculated according to the support pattern information. A tunnel blasting pattern automation design method that selects dominant security objects using a critical object index based on integrated geometric information.
상기 h) 단계에서 상기 터널발파 자동화 설계결과로 작성된 발파영향을 구(Sphere) 형태의 3D로 시각화하여 출력하는 것을 특징으로 하는 통합 기하정보 기반의 임계물건지수를 이용하여 지배 보안물건을 선정하는 터널 발파패턴 자동화 설계 방법.According to clause 6,
A tunnel that selects a dominant security object using a critical object index based on integrated geometric information, characterized in that the blasting impact created as a result of the tunnel blast automation design in step h) is visualized and output in 3D in the form of a sphere. Blasting pattern automation design method.
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Title |
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