국내에는 약 18,000여개의 댐이 있는 것으로 보고되고 있다. 이 중에서 대댐으로 분류되는 1,200여개의 대댐은 비교적 양호하게 운영 관리되고 있으나, 지자체 등에서 관리하는 소규모의 댐들은 대부분 제체를 관통하는 복통을 갖고 있으며, 제도적 장치의 미비와 전문 인력의 부족으로 체계적인 유지관리가 거의 이루어지지 않고 있는 실정이다. 본 연구에서는 소규모 댐들에서 자주 발생하는 결함의 유형에 대해서 고찰하고, 결함의 보수보강을 통하여 소규모 댐의 안전을 확보할 수 있는 방법을 제시하고자 한다. 또한, 전기비저항 탐사를 통하여 결함의 진행정도를 파악하고, 보수보강 이후의 보수보강 효과를 판정하는 방법론을 제시하고자 하였다.
국내에는 약 18,000여개의 댐이 있는 것으로 보고되고 있다. 이 중에서 대댐으로 분류되는 1,200여개의 대댐은 비교적 양호하게 운영 관리되고 있으나, 지자체 등에서 관리하는 소규모의 댐들은 대부분 제체를 관통하는 복통을 갖고 있으며, 제도적 장치의 미비와 전문 인력의 부족으로 체계적인 유지관리가 거의 이루어지지 않고 있는 실정이다. 본 연구에서는 소규모 댐들에서 자주 발생하는 결함의 유형에 대해서 고찰하고, 결함의 보수보강을 통하여 소규모 댐의 안전을 확보할 수 있는 방법을 제시하고자 한다. 또한, 전기비저항 탐사를 통하여 결함의 진행정도를 파악하고, 보수보강 이후의 보수보강 효과를 판정하는 방법론을 제시하고자 하였다.
There are almost 18,000 dams including about 1,200 large dams in Korea. The large dams are well operated and maintained by KWATER(Korea Water Resource Corporation), KRC(Korea Rural Community & Agriculture Corporation) and KHNP(Korea Hydro & Nuclear Power Co., Ltd.). Several research reports concern ...
There are almost 18,000 dams including about 1,200 large dams in Korea. The large dams are well operated and maintained by KWATER(Korea Water Resource Corporation), KRC(Korea Rural Community & Agriculture Corporation) and KHNP(Korea Hydro & Nuclear Power Co., Ltd.). Several research reports concern with the safety of these large dams are presented but there is no paper concerned with small dams which has diversion tunnel through the dam body. The purpose of this study is to show the common defects of small dams according to various cases of degradation of dams and the repair and retrofit methods which applied to the damaged dams. And this study performed resistivity survey to evaluate the effect of retrofitting dam. Also, this study tries to present the solution which concerned with these common defects in maintenance and design steps.
There are almost 18,000 dams including about 1,200 large dams in Korea. The large dams are well operated and maintained by KWATER(Korea Water Resource Corporation), KRC(Korea Rural Community & Agriculture Corporation) and KHNP(Korea Hydro & Nuclear Power Co., Ltd.). Several research reports concern with the safety of these large dams are presented but there is no paper concerned with small dams which has diversion tunnel through the dam body. The purpose of this study is to show the common defects of small dams according to various cases of degradation of dams and the repair and retrofit methods which applied to the damaged dams. And this study performed resistivity survey to evaluate the effect of retrofitting dam. Also, this study tries to present the solution which concerned with these common defects in maintenance and design steps.
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문제 정의
본 연구에서는 대댐에 비하여 상대적으로 안전관리의 사각지대에 놓여있다고 할 수 있는 소규모 댐(저수지)에 발생할 수 있는 문제점들을 실제 사례를 중심으로 제시하고, 이러한 문제점들을 보수보강을 통하여 안전성을 확보한 방법 그리고 향후 유사한 문제점들이 발생하지 않도록 하기 위한 설계시 고려 사항을 제시하고자 하였다.
본 연구에서는 복통을 갖는 저수지에서 댐체의 안전과 직접적으로 관련된 문제의 원인이 되는 복통의 누수 문제를 근본적으로 예방하기 위하여 설계시에 반드시 반영해야 할 사항으로 다음의 방법들을 제안한다.
제안 방법
다시 말하면 이 겉보기 비저항은 지반고유의 물성치가 아니라 측정방법, 전극배열, 전극간격, 전극계의 위치 등에 의존하기 때문에 이 겉보기 비저항의 변화로부터 지하구조물을 추정하는 탐사법이라고 할 수 있다. 그러므로 본 연구에서는 제체의 손상정도를 알아보기 위하여 Fig. 7에서와 같이 4 개 측선에 대한 전기비저항 탐사와 3개소의 시추 조사를 수행하였으며 시추조사결과 Table 2와 같은 함몰 부분을 제외하면 비교적 양호한 토질결과를 얻었다.
본 연구에서는 2차원의 전기비저항 이미지를 획득하기 위하여 쌍극자 배열의 전기비저항 탐사가 수행되었으며, 그라우팅 보강 전의 역산결과를 Fig. 8에 나타낸 것으로서 이 역산과정은 일반적으로 3개의 그림으로 나타내는데, 겉보기비저항 분포 모델의 이론치 (중)가 현장에서 계측한 계측치(상)에] 일치하도록 반복적으로 수정해 가는 방법으로 전기비저항 분포 모델 (하)을 산출한다.
본 연구에서는 실제 사례를 중심으로 복통을 갖는 저수지들에 발생하는 일반적인 결함유형을 제시하고, 이에 대한 조사방법, 보수보강 방안, 보수보강 효과판정 그리고 향후 설계시 중점 고려사항 등을 제시하였다.
있는 조인트 및 균열부 역시 터널의 내 . 외부에 대하여 보수보강(배면 차수, 습식균열 보수, 표면처리 등)을 실시하여 댐체의 안전성을 확보하도록 하였다.(Fig.
위에서서 설명한 현상이 나타난 저수지에 대하여 원인 규명을 위한 각종 조사(전기비저항 탐사, 시추 조사, 현장 원위치 실험 및 실내 실험, 정밀육안 검사, 비파괴 시험 등)를 실시하여 정확한 원인을 파악하였다.
대상 데이터
본 연구의 대상은 복통식 구조를 갖고 있는 제체와 가배수 터널 균열로의 토사유출 및 정상부의 함몰 형상은 Fig. 2~4와 같으며, 복통의 균열을 통하여 차수 역할을 하는 코어부의 세립분이 유출된 상태였고 그 유출 정도가 상당히 진행한 시점에서 정상부에 함몰이 발생한 상태였으며 이에 대한 대책이 시급한 상황이었다. 이러한 댐체 내부에 발생한 결함을 알아보기 위하여 주로 이용되는 일차적인 진단방법이 전기비저항 탐사법이며, 이 전기비저항 탐사법은 전류흐름의 쉽고 어려운 정도인 전기비저항이라는 물성치를 이용하여 지반의 구조를 알아보기 위한 탐사법이며 그 원리는 다음과 같다.
성능/효과
결론적으로 상류 2m 부근의 쌍극자 자료로부터 그라우팅에 의한 보강이 순조롭게 이루어졌으며, 댐체가 지극히 정상적인 비저항 분포를 보이고 있음을 확인할 수 있었다. 즉, 수평적으로 고르게 비저항 분포가 나타나고 있으며, 보강 이전의 비저항 단면에서 복잡한 양상을 보이던 통관 주변의 비저항 분포가 물리적으로 이해할 수 있는 양호한 분포를 보이고 있다.
2) 고찰한 제체의 보수 . 보강 효과에 대한 물리탐사 방법의 해석 결과, 보강 효과를 비교적 정확하게 평가할 수 있는 것으로 분석되었으며, 제체 역시제 기능을 회복한 것으로 확인되었다. 향후, 수위에 따른 지속적인 전기비저항 탐사를 통하여 보다 안정적인 제체의 모니터링이 이루어질 수 있을 것으로 사료된다.
이러한 조사를 종합하여 판단한 결과, 대상 댐의 당시 상태는 가배수터널에 다수의 조인트와 균열부로 누수가 발생하고 있었으며 이러한 터널내 누수현상은 그 상부 제체내의 코어존 및 사력존 재료를 유실시켰고 제 체내 공동현상이 진행됨에 따라 제체 정부에 함몰 현상이 발생되었다. 중심코어형 사력댐에서의 코어재 유실은 차수기능 상실 및 과다한 누수발생으로 진행되어댐의 붕괴까지 우려되는 것이 일반적인 현상이다.
후속연구
3) 향후 신규 저수지의 설계시에 본 연구에서 제시하는 방법들을 반영하면 저수지의 안전성을 장기적으로 확보할 수 있을 것으로 기대한다.
4) 또한, 복통을 갖는 저수지들에서 이러한 결함들이 많이 발생되어 있는 것으로 추정되므로 각 관리책임 기관에서 이에 대한 정밀 조사를 실시하여 댐 안전성 확보를 위하여 적절한 보수보강 대책을 수립할 것을 제안한다.
보강 효과에 대한 물리탐사 방법의 해석 결과, 보강 효과를 비교적 정확하게 평가할 수 있는 것으로 분석되었으며, 제체 역시제 기능을 회복한 것으로 확인되었다. 향후, 수위에 따른 지속적인 전기비저항 탐사를 통하여 보다 안정적인 제체의 모니터링이 이루어질 수 있을 것으로 사료된다.
참고문헌 (6)
한국수자원공사, " $\bigcirc\bigcirc$ 저수지 정밀안전진단 및 실시설계보고서", 2005
임은상, 오석훈, 김영경, 오병현, "그라우팅에 의한 댐체의 보강효과 평가를 위한 전기비저항탐사", 지구물리, 9권 4호, 2006, pp. 455-462
Hee-Dae Lim, Kyu-Hwan Lee, Jae-Yuong Lee and Byung-Hyun Oh, "Leakage Investigations, Remedical Works and Its Effects on Seepage Control of Unmun Dam", Proceeding of Workshop on Dam Safety Problems and Solutions-Sharing Experiences, ICOLD 72nd Annual Meeting, May 16-22, 2004, pp. 225-243
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