초록 ▼

우리나라의 수리시설물의 기능상태를 살펴보면 농업 수리시설물 중 저수지는 전체 17,820개소의 60%인 10,698개소가, 방조제는 전체 1,663개소의 57.7%인 960개소가 건설된 지 50년 이상 경과 되어 수리 시설물의 노후화가 심각한 수준으로 종합적인 시설물 안전점검이 시급히 요청되고 있다.
한편 농업용 구조물에 대해서는 내진설계에 있어서 결정되어야 할 극히 중요한 사항인 지진에 대하여 얼마나 안전하게 설계, 건설할 것인가 하는 설계수준 성능 목표를 결정하는 기준이 명확하지 않아 농업용 구조물의 내진대책 수립에 문제점

우리나라의 수리시설물의 기능상태를 살펴보면 농업 수리시설물 중 저수지는 전체 17,820개소의 60%인 10,698개소가, 방조제는 전체 1,663개소의 57.7%인 960개소가 건설된 지 50년 이상 경과 되어 수리 시설물의 노후화가 심각한 수준으로 종합적인 시설물 안전점검이 시급히 요청되고 있다.
한편 농업용 구조물에 대해서는 내진설계에 있어서 결정되어야 할 극히 중요한 사항인 지진에 대하여 얼마나 안전하게 설계, 건설할 것인가 하는 설계수준 성능 목표를 결정하는 기준이 명확하지 않아 농업용 구조물의 내진대책 수립에 문제점이 제기되고 있다.
우리나라의 농업 기반시설(방조제 및 저수지 등)은 노후화되어 내진안전성 검토의 필요성이 높아져 가고 있으며, 내진설계 시 적용되는 농업용 구조물에 대한 내진성능평가 기법의 개발이 절실히 요구되고 있다.
이러한 현실적 인식에 부응하여 국내의 농업기반공사에서는 2000년 이후부터 국내·외 내진설계, 평가 및 기준 등을 수립, 정리하여 실무에 쉽게 적용할 수 있도록 농업기반 내진성 평가 자료집을 발간 해오고 있으나, 동적 수치해석(액상화, 지진응답) 등 보다 정밀한 해석방법이 요구되는 대형 구조물에 대한 내진대책은 보다 더 많은 연구가 필요한 실정이다.

본 연구는 대변형율 영역에서의 소성변형이 예측되는 중규모 지진시 저수지의 지진응답해석 및 액상화해석을 실시하고 지진파가 저수지의 거동특성에 미치는 영향을 규명하여, 저수지의 내진대책 수립 및 내진설계에 적용되도록 하기위한 기초자료를 제공하기 위한 연구로서, 본 연구를 통해 얻어진 결론은 다음과 같다.
1) 액상화가 발생한 지반을 통과하는 지진파는 감쇠특성을 나타내며 이때 변위는 크게 증가하고 전단변형울도 크게 발생한다.
2) 사질토의 탄소성 모델 및 점성토의 점탄-점소성 모델과 탄-점소성 모델을 이용하여 모델지반의 액상화 해석을 실시한 결과 실제 계측기록과 부합되는 결과를 얻어 추후 농업기반시설 등의 설계시 지반의 액상화 해석 등 지반의 동적거동 분석에 적용이 가능함을 확인하였다.
3) 우리나라에서 발생하는 지진이 대부분 중소규모 지진이므로 특히 층상지반에 발생한 지진의 응답해석 시점성토의 적용모델로서는 점성토의 감쇠특성을 정도 높게 해석할 수 있는 동적 점탄-점소성 모델을 적용하는 것이 바람직한 것으로 판단된다.
4) 불포화 영역으로 확장된 모래의 반복 탄소성구성식에 근거하여 수위상승 및 지진을 모사한 수치해석을 통하여, 다짐시공이 불량한 증고 저수지 제체의 침투 및 동적 거동을 평가한 결과, 동적과정 중 연직변위 및 수평변위 모두 증고 제체의 제정부 및 상류측이 하류부에 비하여 크게 나타나고 있다. 이는 침투과정에서으 침윤에 따른 제체 상류측의 포화 및 강성 감소에 기인한 것으로 판단되며, 이로 인해 증고 제체 상류측의 가속도 응답이 하류측에 비해 크게 증폭되는 것으로 판단된다.
5) 동적하중에 의하여 증고 제체의 원호활동 파괴면과 유사한 전단변형율의 집중영역이 관찰되며, 본 영역 내에서 체적팽창 영역은 정(+)의 다일레이턴시가, 체적압축 영력은 부(-)의 다일러이턴시가 발생한다. 또한 증고 제체의 수위선을 기준으로 그 위쪽의 표면부에서 Skeleton Stress Decrease Ratio(SSDR)이 상대적으로 크게 나타나며, 수위선 아래쪽의 체적압축 발생위치에서 SSDR이 발달하는 경향이 보인다.
6) 상기의 결과로부터, 증고 제체의 다짐시공이 불량할 경우 수위 상승 시에는 제정 함몰 및 제체 상류측에서 균열, 씽크홀(Sinkhole) 등의 변상이 발생할 우려가 있으며, 지진시에도 제체 상류측의 변위 및 가속도 응답이 상대적으로 크게 발생하여 저수지 제체의 안정성을 저하시킬 우려가 있으므로, 저수지 제체 증고시에는 다짐 시공관리를 철저히 할 필요가 있으며, 유지관리 측면에서 제체로의 침투 최소화를 위한 배수설비의 보강 및 필요시 사면 녹화공법 등이 적용되어야 할 것으로 판단된다.