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차수벽에 균열이 발생한 표면차수벽형사력댐의 침투거동 연구
Study on Seepage Behavior of Concrete Faced Gravel-Fill Dam with Cracked Face Slab 원문보기

한국지반공학회 2009년도 춘계 학술발표회, 2009 Mar. 27, 2009년, pp.866 - 873  

조성은 (한국수자원공사 수자원연구원) ,  박한규 (한국수자원공사 수자원연구원) ,  임은상 (한국수자원공사 수자원연구원) ,  김기영 (한국수자원공사 수자원연구원)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

CFRD (Concrete Faced Rockfill Dam) has been world-widely constructed due to a lot of advantages compared with rockfill dam and recently, sand/gravel materials, instead of crushed rock materials, are also utilized as a main rockfill material to overcome geological and environmental problems. In this ...

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문제 정의

  • 특히 차수벽을 지난 침투수가 bedding zone과 filter zone에서 어떤 궤적을 그릴지는 설계에 있어 매우 귀중한 통찰력을 제시해 줄 수 있다. 따라서 실제 관측은 어렵지만, 수치해석적 접근을 통하여 침투거동을 살펴보고자 한다. 본 해석에 사용한 프로그램은 포화-불포화 흐름을 고려할 수 있는 상업용 유한요소 해석 프로그램인 SEEP/W이다.
  • 본 연구에서는 수치해석을 통하여 차수벽에 균열이 발생한 경우의 표면차수벽형사력댐의 침투거동을 연구하였다. 본 연구를 통해 얻어진 주요한 결론은 다음과 같다.
  • 특히 차수벽을 지난 침투수가 어떤 경로를 통해 진행하는지는 설계에 있어 매우 귀중한 통찰력을 제시해 줄 수 있다. 본 연구에서는 포화-불포화 흐름을 고려할 수 있는 상업용 유한요소 해석 프로그램인 SEEP/W를 사용하여 차수벽에 균열이 발생한 경우에 CFGD의 침투거동을 연구하였다.

가설 설정

  • 해석에 사용된 각 재료의 포화투수계수는 표 1과 같다. 기초암반부는 제체에 비해 투수계수가 작으므로 불투수영역으로 가정하여 해석하였다.
  • 균열이 발생하는 경우에 차수벽과 bedding zone이 밀착해 있으면 영향을 받는 영역이 균열의 폭으로 한정되어 좁지만, 댐체의 변형으로 인하여 차수벽과 bedding zone 사이에 틈이 발생한 상태라면 침투에 의한 수두경계조건이 주어지는 영역이 틈이 발생한 영역으로 넓어진다. 본 연구에서는 균열 발생에 의한 영향 범위는 연직 1m 범위라고 가정하여 이 영역에 포함되는 사면표면에 총수두를 상시만수위가 되도록 경계조건으로 설정하였으며 하류사면 표면의 간극수압은 0보다 크지 않도록 review 경계조건을 설정하였다. 침투거동을 파악하기 위하여 침투에 영향을 미치는 변수(배수층의 투수계수, 균열의 위치, bedding zone의 투수계수)에 대한 값을 변화시키면서 해석을 수행하였다.
  • 본 연구에서는 상업용 유한요소해석 프로그램인 SEEP/W를 이용하여 침투해석을 수행하였으며 경계조건으로는 수위가 상시만수위 (EL. 195m)를 유지할 때 차수벽에 균열이 발생하여 침투가 발생하는 경우를 가정하였다. 균열이 발생하는 경우에 차수벽과 bedding zone이 밀착해 있으면 영향을 받는 영역이 균열의 폭으로 한정되어 좁지만, 댐체의 변형으로 인하여 차수벽과 bedding zone 사이에 틈이 발생한 상태라면 침투에 의한 수두경계조건이 주어지는 영역이 틈이 발생한 영역으로 넓어진다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
CFGD는 축조재료로 무엇을 사용하는가? 최근 전 세계적으로 대부분의 댐이 CFRD(Concrete Faced Rock-fill Dam) 형식으로 축조되지만, 댐사이트에 분포하는 하상 모래, 자갈을 축조재료로 사용하는 CFGD(Concrete Faced Gravel-fill Dam)는, 석산개발을 적게 하여 환경훼손을 최소화하고, 인근에 분포되어 있는 재료를 사용하여 경제적이라는 측면에서 매우 유리한 댐 형식으로 주목 받고 있다. 최근 국내에서도 사력재를 댐의 주축조재로 이용하도록 댐이 설계된 바 있다.
CFGD의 설계에 있어 매우 귀중한 통찰력을 제시해 줄 수 있는 것은 무엇인가? CFGD의 차수벽에 균열이 발생한 경우 균열부위를 통과하는 침투수가 어떤 거동특성을 보이는지에 대한 연구는 그 중요성에 비해 현재까지 매우 미진한 상태이다. 특히 차수벽을 지난 침투수가 어떤 경로를 통해 진행하는지는 설계에 있어 매우 귀중한 통찰력을 제시해 줄 수 있다. 본 연구에서는 포화-불포화 흐름을 고려할 수 있는 상업용 유한요소 해석 프로그램인 SEEP/W를 사용하여 차수벽에 균열이 발생한 경우에 CFGD의 침투거동을 연구하였다.
CFGD가 매우 유리한 댐 형식으로 주목 받고 있는 이유는 무엇인가? 최근 전 세계적으로 대부분의 댐이 CFRD(Concrete Faced Rock-fill Dam) 형식으로 축조되지만, 댐사이트에 분포하는 하상 모래, 자갈을 축조재료로 사용하는 CFGD(Concrete Faced Gravel-fill Dam)는, 석산개발을 적게 하여 환경훼손을 최소화하고, 인근에 분포되어 있는 재료를 사용하여 경제적이라는 측면에서 매우 유리한 댐 형식으로 주목 받고 있다. 최근 국내에서도 사력재를 댐의 주축조재로 이용하도록 댐이 설계된 바 있다.
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