[논문]국내 콘크리트 표면차수벽형 석괴댐(CFRD) 사력존의 전단파 속도 분포 결정(II): 물성치의 공간 변동성에 의한 불확실성이 고려된 CFRD 사력존의 1차원 전단파 속도 주상도의 결정

황혜진; 박형춘

doi:10.7843/kgs.2014.30.5.17

국내 콘크리트 표면차수벽형 석괴댐(CFRD) 사력존의 전단파 속도 분포 결정(II): 물성치의 공간 변동성에 의한 불확실성이 고려된 CFRD 사력존의 1차원 전단파 속도 주상도의 결정
Determination of Representative Shear Wave Velocity Profile for Rockfill Zone of CFRD Considering Uncertainty Caused by Spatial Variation of Material Property 원문보기

韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society, v.30 no.5, 2014년, pp.17 - 24

초록
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본 논문에서는 국내 CFRD 사력존을 위한 1차원 전단파 속도 분포를 제안하였다. 이를 위해 선정된 3개의 댐 사면 8곳에서 수행된 표면파 시험 결과를 사용하였다. 다양한 원인에 의해 존재 가능한 사력존 물성치 공간 변동성에 의한 표면파 시험 결과의 불확실성을 고려하고자 시험에서 얻어진 개별 주상도들을 하모닉 웨이브릿 변환을 통해 공간-파수 영역에서 분석하였다. 이를 통해 전단파 속도 주상도에 존재하는 불확실성을 평가하였다. 논문에서 제안된 방법을 통해 사력존에 존재 가능한 1차원 전단파 속도 분포들을 생성하였으며, 생성된 1차원 전단파 속도 분포들을 사용하여 물성치 공간 변동성에 의한 불확실성이 고려된 국내 CFRD 사력존의 1차원 전단파 속도 분포를 결정하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper determines 1D shear wave velocity (Vs) distribution of rockfill zone of CFRD using Vs profile determined by the surface wave test. There exists uncertainty in the field test result because of a spatial variation of material property. The harmonic wavelet transform is used to evaluate the uncertainty of test result and generate random 1D Vs distributions which may exist in the rock fill zone. Through the statistical analysis of generated random Vs distributions, the representative 1D Vs distribution considering the uncertainty of test results is proposed for the rockfill zone of CFRD in Korea.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 국내 CFRD 사력존을 위한 깊이에 따른 1차원 전단파 속도 분포를 제안하였다. 제안된 속도 분포는 국내 CFRD 3개를 선정하여 댐 사면 사력존 표면 8곳에서 수행된 HWAW 시험을 통해 얻어진 전단파 속도 주상도들을 사용하여 결정되었다.
이러한 방법은 개별 댐들을 위한 불확실성이 고려된 사력존 1차원 전단파 속도 분포를 결정하는 데에도 효과적으로 적용될 수 있다. 본 논문에서는 이에 대한 예시로서 국내 CFRD 중 특정 댐 한 곳을 선정하여 사력존의 물성치 불확실성이 고려된 1차원 전단파 속도 분포를 결정하였다. 추후 본 논문에서 제안된 방법에 보다 많은 댐의 실험결과를 활용하게 되면 본 논문에서 제시된 사력존의 1차원 전단파 속도 분포의 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있을 것으로 생각된다.

제안 방법

개별 댐의 사력존을 위한 전단파 속도 분포를 결정하기 위해 A댐을 선정하여 제안된 방법을 적용하였다. 불확실성을 고려하기 위해 3.
국내 CFRD 사력존의 깊이에 따른 전단파 속도 분포를 결정하기 위해, 댐 사면부 사력존에서 발생 가능한 모든 1차원 전단파 속도 분포들에 대해 깊이별 평균값을 결정하고, 각 깊이별 속도값 분포들이 가지는 표준편차를 결정하였다. Fig.
국내 CFRD 사력존의 댐 사이 또는 동일 댐 내 위치에 따른 물성치 공간 변동성에 의한 불확실성이 고려된 깊이에 따른 1차원 전단파 속도 분포의 결정을 위해, 국내 3개의 CFRD를 선정하고, 선정된 CFRD 사면위의 8개의 위치를 선정하여 HWAW 시험을 통한 전단파 속도 주상도들을 Fig. 3과 같이 결정하였다(Hwang et al., 2014). 그림을 보면 국내 CFRD 사력존의 깊이에 따른 전단파 속도(전단탄성계수) 분포는 깊이가 증가함에 따라 속도값이 비슷한 유형을 가지고 증가함을 볼 수 있다.
제안된 속도 분포는 국내 CFRD 3개를 선정하여 댐 사면 사력존 표면 8곳에서 수행된 HWAW 시험을 통해 얻어진 전단파 속도 주상도들을 사용하여 결정되었다. 댐 사력존에 존재하는 물성치의 공간 변동성에 의한 불확실성은 개별파수 성분의 크기와 위상이 가지는 분산을 가지고 평가하였다. 이를 통해 댐 사력존에 존재 가능한 300개의 1차원 전단파 속도 분포를 생성하였으며 이를 활용하여 국내 CFRD 사력존을 위한 깊이별 1차원 전단파 속도 분포를 제안하였다.
댐 사력존에 존재하는 물성치의 공간 변동성에 의한 불확실성은 개별파수 성분의 크기와 위상이 가지는 분산을 가지고 평가하였다. 이를 통해 댐 사력존에 존재 가능한 300개의 1차원 전단파 속도 분포를 생성하였으며 이를 활용하여 국내 CFRD 사력존을 위한 깊이별 1차원 전단파 속도 분포를 제안하였다. 이러한 방법은 개별 댐들을 위한 불확실성이 고려된 사력존 1차원 전단파 속도 분포를 결정하는 데에도 효과적으로 적용될 수 있다.
본 논문에서는 국내 CFRD 사력존을 위한 깊이에 따른 1차원 전단파 속도 분포를 제안하였다. 제안된 속도 분포는 국내 CFRD 3개를 선정하여 댐 사면 사력존 표면 8곳에서 수행된 HWAW 시험을 통해 얻어진 전단파 속도 주상도들을 사용하여 결정되었다. 댐 사력존에 존재하는 물성치의 공간 변동성에 의한 불확실성은 개별파수 성분의 크기와 위상이 가지는 분산을 가지고 평가하였다.
3에 주어진 모든 주상도들에 대해 동일하게 수행되었다. 하모닉 웨이브릿 변환을 통해 얻어진 파수-공간 영역에서의 전단파 속도 주상도들의 구조로부터 파수 성분별 크기 및 위상이 가지는 표준편차를 Fig. 5와 같이 결정하였다. 파수 성분별 크기 및 위상이 가지는 표준편차는 댐 사력존에 존재하는 전단파 속도 분포의 불확실성을 나타낸다.

이론/모형

국내 CFRD 사력존에 발생 가능한 깊이에 따른 전단파 속도 분포를 결정하기 위해 Fig. 5에서 결정된 파수 성분별 크기 및 위상의 표준편차를 사용하여 정규분포를 가지는 잡음함수를 Latin hypercube방법을 적용하여 샘플링하였다(Stein, 1987). Fig.
또한 기존의 주상도 생성 방법은 PS-suspension logging 시험이나 CPT 시험과 같은 실험 결과에는 적용하기가 어렵다. 본 연구에서는 이러한 제한 사항을 극복할 수 있는 하모닉 웨이브릿 변환을 이용한 대상 시스템에 존재 가능한 전단파 속도 분포 생성방법(Hwang et al., 2012)을 불확실성이 고려된 CFRD 사력존 전단파 속도 주상도 결정에 적용하였다. 2절에서는 CFRD 사력존 전단파 속도 주상도 불확실성 고려를 위해 제안된 방법에 대해 설명하였으며, 3절에서는 제안된 방법의 국내 CFRD 사력존 평가 적용을 통해 불확실성이 고려된 국내 CFRD 사력존의 깊이에 따른 전단파 속도 분포를 제안하였다.
개별 댐의 사력존을 위한 전단파 속도 분포를 결정하기 위해 A댐을 선정하여 제안된 방법을 적용하였다. 불확실성을 고려하기 위해 3.1절과 동일하게 Fig. 5에서 결정된 파수 성분별 크기 및 위상의 표준편차를 사용하여 정규분포를 가지는 잡음함수를 Latin hypercube 방법을 적용하여 샘플링하였다. Fig.

후속연구

본 논문에서는 이에 대한 예시로서 국내 CFRD 중 특정 댐 한 곳을 선정하여 사력존의 물성치 불확실성이 고려된 1차원 전단파 속도 분포를 결정하였다. 추후 본 논문에서 제안된 방법에 보다 많은 댐의 실험결과를 활용하게 되면 본 논문에서 제시된 사력존의 1차원 전단파 속도 분포의 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있을 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	지진하중 시 댐체 변위에 가장 큰 영향을 주는 요소는?	콘크리트 표면차수벽형 석괴댐(CFRD : Concrete Faced Rockfill Dam)과 같은 필댐의 사력존은 댐체의 구조적 안정성을 유지하는 기능을 수행한다. 일반적으로 지진하중과 같은 외부하중에 의한 동적거동 시 CFRD의 안정성은 제체의 대부분을 구성하는 사력재료의 공학적 특성에 좌우되는 것으로 알려져 있으며(Uddin, 1992), 특히 사력존의 전단탄성계수는 지진하중 시 댐체 변위에 가장 큰 영향을 주는 요소이다(Ha, 2007). 따라서 사력존의 정확한 전단탄성계수 분포의 결정은 CFRD 안전 및 유지관리를 위한 댐 해석에 있어 매우 중요한 요소이다.
	필댐의 사력존은 어떤 기능을 수행하는가?	콘크리트 표면차수벽형 석괴댐(CFRD : Concrete Faced Rockfill Dam)과 같은 필댐의 사력존은 댐체의 구조적 안정성을 유지하는 기능을 수행한다. 일반적으로 지진하중과 같은 외부하중에 의한 동적거동 시 CFRD의 안정성은 제체의 대부분을 구성하는 사력재료의 공학적 특성에 좌우되는 것으로 알려져 있으며(Uddin, 1992), 특히 사력존의 전단탄성계수는 지진하중 시 댐체 변위에 가장 큰 영향을 주는 요소이다(Ha, 2007).
	깊이별 대역은 무엇에 의해 결정되는가?	8을 보면 국내 CFRD 사력존을 대표하는 전단파 속도 분포는 깊이별 대역(bandwidth)으로 주어진다. 이러한 대역폭은 깊이별 전단파 속도 분포가 가지는 표준편차로 표현되는 불확실성에 의해 결정된다. 이러한 대역폭이 의미하는 바는 각 깊이에서 68%의 확률로 주어진 범위안에 전단파 속도값이 존재한다는 것이다.

참고문헌 (8)

Ha, I.S. (2007), Sensitivity analysis of rockfill input parameters influencing crest displacement of CFRD subjected to earthquake loading, J. of the Earthquake Engineering Society of Korea, Vol. 11, No.1, pp.1-9.

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Hwang, H.J., Park, Y.S., and Park, H.C. (2014), Evaluation of the shear wave velocity profile of rockfill zone of CFRD using HWAW method, J. of the Korean Geotechnical Society.

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Rota, M., Lai, C.G., and Strobbia, C.L. (2011), Stochastic 1D site response analysis at a site in central Italy, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, No.31, pp.626-639.

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Stein, M.L. (1987), Large sample properties of simulations using Latin Hypercube Sampling, Technometrics, Vol.29, pp.143-151.

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Toro, G.R. (1995), Probabilistic models of site velocity profiles for generic and site-specific ground-motion amplification studies, Technical Rep. No. 779574, Brookhaven National Laboratory, Upton, N.Y.
Uddin, N. (1992), Seismic analysis of earth-core and concrete-face rockfill dams, Ph.D. Dissertation, University of New York at Buffalo.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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