[논문]물성치 변동성에 의한 불확실성이 고려된 국내 필댐 사력부를 위한 전단파 속도 주상도 모델

박형춘

doi:10.7843/kgs.2019.35.2.29

물성치 변동성에 의한 불확실성이 고려된 국내 필댐 사력부를 위한 전단파 속도 주상도 모델
Determination of Shear Wave Velocity Profile Model Considering Uncertainty Caused by Spatial Variation of Material Property in Rockfill Zone of Fill Dam 원문보기

韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society, v.35 no.2, 2019년, pp.29 - 36

초록
AI-Helper

본 연구에서는 필댐 사력부 전단파 속도 주상도 결정시 물성치 변동성에 의해 발생 가능한 불확실성을 평가하고, 평가된 불확실성이 반영된 국내 필댐 사력부를 위한 전단파 속도 주상도 모델을 제안하였다. 이를 위하여 평가된 불확실성을 바탕으로 국내 필댐 사력부에 존재 가능한 깊이-전단파 속도 곡선 400개를 결정하고, 이에 대한 통계분석을 통하여 깊이별 전단파 속도 상한과 하한 곡선을 결정하였다. 결정된 곡선을 바탕으로 Burger 모델 형태의 깊이별 전단파 속도 상한과 하한 주상도 모델을 결정하였다. 결정된 모델은 국내에서 많이 사용되고 있는 Sawada-Takahashi 모델과 비교하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

There always exist the spatial variations of material properties such as a shear wave velocity in a dam and between same type dams. These uncertainties cause those in evaluation of a shear wave velocity profile of a dam and should be considered in determining the shear wave velocity profile for a rockfill zone of a fill dam. In this paper, these uncertainties of a shear wave velocity in the rockfill zone of the fill dam in Korea are evaluated. And the shear wave velocity profile model considering these uncertainties in rockfillzone is proposed using the method based on Harmonic wavelet transform. The proposed shear wave velocity profile model is compared with Sawada-Takahashi model widely used for evaluation of a shear wave velocity profile of a rockfill zone of fill dams.

주제어

표/그림 (8)

그림 Fig. 1. HWAW test in I dam
그림 Fig. 2. Vs profiles of rockfilled zone of fill dam
그림 Fig. 3. Magnitude (or energy) and phase space(S)-wave number(K) map of Vs profile of E dam
그림 Fig. 4. Uncertainties in structure of shear wave velocity profile of rockfilled zone among fill dams
그림 Fig. 5. Possible depth-Vs curves in the rockfilled zone of fill dams
그림 Fig. 6. Upper and lower boundary of shear wave velocity with depth and Vs boundary model for rockfilled zone of fill dams
그림 Fig. 7. Comparison of proposed model and Sawada-Takahashi model
그림 Fig. 8. Possible Vs profiles in the rockfilled zone of fill dams for MC.

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

이러한 깊이에 따른 전단파 속도 변화 특성은 일반적인 반무한 지반과 달리 댐의 형태가 가진 특성에 의해 구속압이 단순한 형태로 깊이에 비례하는 것이 아니라 보다 복잡한 형태로 깊이에 비례하기 때문인 것으로 생각 된다. 따라서 본 연구에서는 (깊이) n 비례 형태 모델식 과 함께 깊이에 따른 전단파 속도 상한과 하한을 가장 잘 표현할 수 있는 모델식을 제안하였다. 제안된 모델의 형태는 Maxwell과 Kelvin-Voit 모델로 구성된 Burger 모델로서 다음과 같이 결정되었으며, Fig.
본 연구에서는 국내 필댐 사력부 전단파 속도 주상도 결정 시 사력부 재료에 존재하는 물 성치 변동성에 의해 발생 가능한 불활실성을 평가하였다. 그리고 이러한 불확실성이 반영된 국내 필댐 사력부를 위한 전단파 속도 주상도 모델 식을 제안하였다.
본 연구에서는 국내 필댐 사력부에 존재하는 물성치 변동성에 의해 발생 가능한 불확실성을 평가하고 이러한 불확실성이 고려된 국내 필댐 사력부를 위한 전단파 속도 주상도 모델을 제안하였다.

제안 방법

본 연구에서는 국내 필댐 사력부 전단파 속도 주상도 결정 시 사력부 재료에 존재하는 물 성치 변동성에 의해 발생 가능한 불활실성을 평가하였다. 그리고 이러한 불확실성이 반영된 국내 필댐 사력부를 위한 전단파 속도 주상도 모델 식을 제안하였다.
따라서 본 연구에서는 일반적인 국내 필댐 사력부 전단파 속도 모델 결정을 위해 9개의 개별적인 댐에서 결정된 전단파 속도 주상도들을 사용하여 댐들 사이에 존재하는 변동성을 평가·사용하였다.
본 연구에서 시험을 통해 결정된 I 댐(Fig. 1)의 전단파 속도 주상도와 기존 연구에서 결정된 8개 댐(A~H댐) (Kim et al., 2009)의 전단파 주상도들을 활용하여 댐 사이에 존재하는 사력부 전단파 속도 분포의 변동성(또는 불확실성)을 평가하였다. Fig.
본 연구에서는 Hwang and Park(2013)에 의해 제안된 방법을 사용하여 국내 필댐 사력부 재료에 존재 가능한 전단파 속도 변동성에 의해 현장 시험에서 결정된 사력부 전단파 속도 주상도에 발생할 수 있는 불확실성을 평가하고, 이러한 불확실성이 반영된 국내 필댐 사력부에 존재 가능한 전단파 속도 주상도들을 생성·사용하여, 필댐 사력부를 위한 전단파 속도 주상도 모델을 결정하 였다.
본 절에서는 통계적인 방법에 의한 국내 필댐 사력부 전단파 속도 주상도 모델 결정을 위해 필요한 사력부에 존재 가능한 충분한 수의 깊이-전단파 속도 곡선들을 생성하였다.
만일 평균을 중심으로 ±(2×표준편차)를 사용하여 상한과 하한을 결정하게 되면 결정된 상한과 하한 사이의 속도 대역은 주어진 깊이에서 95% 확률로 전단파 속도 값이 존재하게 되는 범위를 나타낸다. 앞에서 결정된 깊이별 속도 상한과 하한 곡선에 대해 비선형 회귀분석을 수행하여 국내 필댐 사력부 전단파 속도 주상도 상한과 하한 모델을 결정하였다. 일반적으로 많이 사용되는 Sawada-Takahashi 모델식은 전단파 속도가 (깊이) n 에 단순 비례하는 형태로 표현된다.
본 절에서는 통계적인 방법에 의한 국내 필댐 사력부 전단파 속도 주상도 모델 결정을 위해 필요한 사력부에 존재 가능한 충분한 수의 깊이-전단파 속도 곡선들을 생성하였다. 이를 위해 3.1절에서 결정된 사력부 재료에 존재하는 전단파 속도 변동성(or 불확실성)과 2절에서 제시된 방법에 따라 사력부에 존재 가능한 400개의 깊이-전단파 속도 곡선들을 결정하였다.
(1) 제안된 전단파 속도 주상도 모델 식은 국내 필댐 사력부에 동일한 확률로 존재 가능한 400개의 깊이 전단파 속도 곡선들을 생성하고 생성된 곡선들에 대한 통계적 분석을 통해 결정되었다. 제안된 모델 식은 깊이별 전단파 속도 상한과 하한 값을 제공하게 된다.

데이터처리

(3) 결정된 모델식은 일반적으로 많이 사용되는 SawadaTakahashi 모델과 비교하였다. 제안된 모델식에 의한 전단파 속도값은 대략 12m 깊이까지는 SawadaTakahashi 모델과 비슷한 속도 대역을 가지나 그 이상 깊이에서는 더 큰 값을 가진다.
이때 Z(m)는 깊이이다. Fig. 7에서 제안된 모델과 일반적으로 많이 사용되는 Sawada-Takahashi 모델을 비교하였다.

이론/모형

(2) 필댐 사력존에서의 깊이별 전단파 속도 상한과 하한을 가장 잘 나타내기 위한 표현형으로 Burger 모델을 사용하여 전단파 속도 주상도 모델식을 결정 하였다.

성능/효과

(1) 제안된 전단파 속도 주상도 모델 식은 국내 필댐 사력부에 동일한 확률로 존재 가능한 400개의 깊이 전단파 속도 곡선들을 생성하고 생성된 곡선들에 대한 통계적 분석을 통해 결정되었다. 제안된 모델 식은 깊이별 전단파 속도 상한과 하한 값을 제공하게 된다.
그림을 보면 제안된 모델과 Sawada-Takahashi 모델은 12m 깊이까지는 유사한 속도 범위를 보인다. 깊이에 따른 전단파 속도 증가율은 22m 깊이까지는 제안된 모델이 Sawada-Takahashi 모델에 비해 상대적으로 큼을 볼 수 있다. 그러나 22m 이상 깊이에서는 깊이에 따른 증가율이 매우 비슷함을 볼 수 있다.
(3) 결정된 모델식은 일반적으로 많이 사용되는 SawadaTakahashi 모델과 비교하였다. 제안된 모델식에 의한 전단파 속도값은 대략 12m 깊이까지는 SawadaTakahashi 모델과 비슷한 속도 대역을 가지나 그 이상 깊이에서는 더 큰 값을 가진다. 또한 대략 22m 깊이까지는 Sawada-Takahashi 모델에 비해 깊이변화에 대한 전단파 속도 변화율이 상대적으로 큰 값을 보이며 그 이상 깊이에서는 비슷한 변화율을 보인다.
제안된 모델식은 국내 필댐 사력존 전단파 속도의 깊이에 따른 상한과 하한 곡선을 통계적으로 가장 잘 나타내는 표현형이다. 모델식의 형태 및 모델을 구성하는 계수들이 가지는 물리적인 의미는 Burger 모델을 구성하는 각 요소들이 가지는 물리적인 의미와 동일하지는 않다.
그러나 22m 이상 깊이에서는 깊이에 따른 증가율이 매우 비슷함을 볼 수 있다. 제안된 모델에 의한 전단파 속도는 Sawada-Takahashi 모델에 비해 대략 깊이 12m 이상에서는 큼을 볼 수 있다. 이러한 차이는 Sawada-Takahashi 모델이 댐에 설치된 지진계에서 계측된 실지진파 기록을 사용하여 전단파 속도를 결정하였기 때문으로 생각된다.
파수성분 크기(에너지)의 표준 편차는 물성치 변동성에 의해 특정 위치에서 계측된 속도 값의 크기가 가질 수 있는 불확실성 크기와 관련되어 있으며, 위상의 표준 편차는 물성치 변동성에 의해 계측된 속도 값의 존재 위치(깊이)가 가질 수 있는 불확실성 크기와 관련되어 있다. 즉 대상 시스템(전단파 속도 주상도)을 표현하는 데 필요한 모든 파수 성분들을 구성하는 각 파수성분들이 가지는 크기의 표준편차와 위상의 표준편차가 결정되면, 대상 시스템에 존재 가능한 물성치 공간 변동성에 의해 현장시험에서 얻어진 전단파 속도 주상도에 발생할 수 있는 모든 불확실성을 확률분포형태로 표현할 수 있다. 일단 현장 시험에서 얻어진 전단파 속도 주상도에 존재하는 모든 불확실성이 결정되면, 시험에서 얻어진 전단파 속도 주상도를 구성하는 파수성분들에 앞에서 결정된 불확실성 확률분포로부터 생성된 불확실성을 부여한 후 역 하모닉 웨이브릿 변환을 적용하여 대상 시스템에 존재 가능한 전단파 속도 주상도들을 생성할 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	필댐의 경우 댐의 내진 성능을 결정하는 것은 무엇인가?	최근 경주, 포항 등지에서 발생한 규모 있는 지진으로 인해 댐과 같은 대형 토목구조물의 내진 성능 확보가 중요한 과제가 되고 있다. 필댐의 경우 댐을 구성하는 심벽부와 사력부 및 기초 지반의 동적 거동이 댐의 내진 성능을 결정한다. 댐 구성 재료 및 기초 지반의 동적 거동은 각 재료의 전단탄성계수(or 전단파 속도, Vs)에 의해 큰 영향을 받는다.
	탄성파 시험의 2가지 구분의 기준과 각각의 종류는 무엇이 있는가?	대상 시스템의 전단파 속도 분포는 현장 탄성파 시험에 의해 결정될 수 있다. 탄성파 시험은 시추공을 이용하는 다운홀, 크로스홀 시험 그리고 PS-suspention logging 시험과 같은 시추공 탄성파 시험과 대상 시스템에 대한 시추공 없이 모든 감지기를 대상 시스템 표면에 설치하고 시험을 수행하는 비파괴 탄성파 시험으로 크게 구분 할 수 있다. 댐 사력존의 경우 시험 수행시 대상 시스템 에 대한 손상 및 시추공 형성의 어려움으로 인해 시추공 탐사보다 비파괴 탄성파 탐사가 보다 적합하며, 기울어진 사면에서 시험이 수행되어야 하는 시험의 공간적 특성으로 인해 비파괴 탄성파 탐사기법들 중 시험이 상대적으로 간편하며, 국부적인 영역 평가가 가능하고 강한 배경 잡음 조건에서도 시험이 가능한 HWAW시험(Park and Kim, 2004(a), 2004(b))이나, 기존 SASW시험(Stokoe et al.
	댐에 대한 탄성파 탐사의 결과로 알 수 있는 것은 무엇인가?	기존 댐들에서 수행된 탄성파 탐사들에서 결정된 결과들을 보면 전단파 속도 주상도가 댐 길이 방향 위치에 따라 값의 차이를 가짐을 볼 수 있다. 즉 댐체 내부에 전단파 속도 공간 변동성이 존재함을 볼 수 있다. 또한 서로 다른 댐에서 결정된 전단파 속도 주상도들 사이에서 차이가 존재함을 볼 수 있다. 즉 댐을 구성하는 재료에는 공간에 따라 그리고 동일 유형 댐이라도 댐에 따라 전단파 속도 변동성이 존재함을 알 수 있다(Hwang et al., 2014; Park et al.

참고문헌 (13)

Hwang HJ and Park HC. (2013), "Development of a New Method to Consider Uncertainty of 1-D Soil Profile for the Probabilistic Analysis", Journal of the Korean Geotechnical Society, Vol.29, No.3, pp.41-50.

원문보기 상세보기
Hwang HJ, Park YS, and Park HC. (2014), "Evaluation of the Shear Wave Velocity Profile of Rockfill Zone of CFRD using HWAW Method", Journal of the Korean Geotechnical Society, Vol.30, No.5, pp.5-15.
Hwang HJ and Park HC. (2014), "Determination of Representative Shear Wave Velocity Profile for Rockfill Zone of CFRD Considering Uncertainty Caused by Spatial Variation of Material Property", Journal of the Korean Geotechnical Society, Vol.30, No.5, pp.17-24.
Kim JT, Kim DS, Park HJ, and Kwon HK. (2009), "Estimation of Dynamic Material Properties for Fill Dam : I. In-situ Shear Wave Velocity Profiles", Journal of the Korean Geotechnical Society, Vol.25, No.12, pp.69-85.
Newland DE. (1999), "Ridge and Phase Identification in the Frequency Analysis of Transient Signal by Harmonic Wavelet", Journal Vib and Acoustics, Vol.121, pp.149-155.

상세보기
Noh HK and Park HC. (2016), "Evaluation of Applicability of HWAW Method in Determining Grouting Effect in Dam and Embankment", Journal of the Korean Geotechnical Society, Vol.32, No.5, pp.15-26.
Park HC and Kim DS. (2004), "Development of Seismic Characterization Method using HWAW (Harmonic Wavelet Analysis of Wave) Method (I)", Journal of the Korean Society of Civil Engineers, Vol.24, No.2C, pp.105-115.
Park HC and Kim DS. (2004), "Development of Seismic Characterization Method using HWAW (Harmonic Wavelet Analysis of Wave) Method (II)", Journal of the Korean Society of Civil Engineers, Vol.24, No.2C, pp.117-124.
Park HC and Hwang HJ. (2014), "1D Probabilistic Ground Response Analysis", EESK Journal of the Earthquake Engineering, Vol.18, No.2, pp.73-78.
Park HC, Hwang HJ, and Joh SE. (2016), "Probabilistic Seismic Slope Stability Analysis considering Spatial Variation og Material Property", Proceeding of EESK Conference, pp.71.
Park HC, Nah BC, and Lim HD (2016), "Shear Wave Velocity Profile Considering Uncertainty Caused by Spatial Variation of Material Property in Core Zone of Fill Dam", Journal of the Korean Geotechnical Society, Vol.32, No.11, pp.51-60.
Sawada, Y. and Takahashi, T. (1975), "Study on the Material Properties and the Earthquake behaviors of Rockfill Dams", Proceeding of 4th Japan Earthquake Engineering Symposium, pp.695-702.
Stokoe KH II, Wright SG, Bay JA, and Roesset JM. (1994), "Characterization of Geotechnical Sites by SASW Method", in: ISSMFE Technical Committee #10 for XII IICSMFE. Geophysical Characterization of Sites. A.A.Balkema Publishers/Rotterdam&Brookfield. Netherlands, pp.15-25.

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증