댐 설계기준 지질 및 지반조사

댐 설계기준 지질 및 지반조사

1. 일반사항

가. 조사목적

• 구조물과 관련된 기초의 지질조건과 지질공학적 특성을 파악하여 구조물 설계에 필요한 기초자료를 제공하고, 재료원의 분포현황 및 공학적 특성을 파악하여 경제적이고 합리적인 구조물의 설계를 위하여 지질 및 지반조사를 시행한다.

나. 조사사항 및 순서

• 지질 및 지반조사는 크게 댐 부지에 대한 기초지반조사, 저수지 주변조사, 제체 재료조사 및 각종 시험 등으로 나누어 실시한다.
• 조사는 댐의 계획단계에 맞추어 계획조사, 기본조사, 실시조사 등의 순으로 실시하며 조사항목, 조사방법, 조사정밀도 등도 이에 따라 결정한다.

다. 자료조사

• 댐의 지질 및 지반조사를 시행하기에 앞서 먼저 다음과 같은 기존 자료를 수집하고 검토한다.

1. 지형도 및 항공사진 : 저수용량 및 댐 규모의 개략적인 결정, 산사태 및 붕괴지점의 예측, 지질분포 및 지질구조의 추정 등에 이용한다.
2. 지질도 : 암질 및 지질구조를 분석하고 기초지반의 강도, 투수성 재료의 분포와 성질 등의 개요을 파악하는데 이용한다.
3. 토성도 토양도 : 표토의 두께, 토질재료의 성질 등을 추정하는데 이용한다.
4. 기타자료 : 산사태 분포도에 따라 산사태 방지구역 지정의 유무를 조사하고 단층분포도에 따라 과거 활동성 단층의 유무를 조사한다.

 

2. 댐 부지의 기초지반조사

가. 계획조사

• 댐 지반의 계획조사는 기본조사 및 실시조사에 앞서 시행하는 것으로서, 조사지점 부근의 지형, 지반 등의 특징을 파악하기 위하여 항공사진 또는 위성영상 등의 자료를 수집하여 판독 분석한다.
• 조사지점을 중심으로 광범위하게 현지답사 및 간단한 조사를 실시하여 댐 축조 예정지에 대한 지형, 지질상태 등을 판단한다.

나. 기본조사

• 기본조사는 댐 축조 가능성을 명확히 하고 공사비를 산정하기 위한 것으로 이를 위해서 다음 사항을 수행한다.

1. 댐의 규모와 기초지반의 지내력 검토
2. 제체 또는 여수로 등의 기초굴착선의 개략 결정
3. 기초처리계획의 개략 결정 등

• 기본조사는 사업실시의 가능성을 확정하는 단계로서 계획 댐 지점에 대해서 다음과 같은 조사를 실시하되, 조사량은 최소한으로 하면서 그 목적을 충분히 달성하도록 한다.

1. 지표지질조사

2. 지반조사

• 시추조사 및 횡갱조사
• 물리탐사 : 탄성파탐사, 전기탐사, GPR탐사, 시추공탐사 등
• 물리검층 : 전기검층, 감마검층, 음파검층, 시추공 화성정보 시험 등

3. 기초지반에 대한 시험 : 투수 및 수압시험, 변형시험, 전단시험, 공내재하시험 등

• 지표지질조사와 지반조사 자료를 기초로 해서 1/500 축척 정도의 지질평면도 및 지질단면도를 작성하여 다음 단계 조사를 위한 기초자료로 사용한다.

다. 실시조사

• 실시조사는 댐의 세부설계와 공사비 산정에 필요한 지질자료를 얻기 위한 것으로서 계획조사 결과를 검토하여 질적, 양적으로 정밀도를 더욱 높인다.
• 실시조사에서는 지하지질조사(시추조사, 횡갱조사, 탄성파탐사 등) 결과를 기초로 해서 암반 등심선도, 지질단면도 및 투수도 단면도를 작성한다.
• 또한 댐 형식을 고려한 각종 지반시험(압축강도시험, 전단강도시험, 안정성시험 등)을 실시하여 댐 기초로서의 적합성 여부를 검토한다.

 

3. 저수지 주변조사

가. 조사목적

• 저수지 주변의 지질 및 지반조사는 만수시의 누수 또는 저수위 변동에 의한 산사태, 댐의 기능 및 안전성에 지장을 줄 가능성의 유무를 판단하기 위하여 정밀하게 시행한다.

나. 조사사항

• 댐 주변 및 제체 기초부에 발달한 단층, 절리, 층리 등 불연속면에 대해서 정밀하게 조사하며, 필요시 평사투영법과 같은 분석을 실시하여 산사태 및 제체 기초부의 안정성을 평가하는 기초자료로 사용되도록 한다.
• 저수 후 산사태 붕괴의 가능성 등 산턱 보전에 관한 문제, 산턱을 통한 누수 문제 등을 검토하여 문제 지점을 명확히 표시하고 통수경로나 투수층에 대한 조사 및 대책, 누수량 및 파이핑 대책공법 등을 검토한다.
• 댐의 저수가 취약 지반을 통하여 유역외로 유출될 우려가 예상되는 지역에 대해서는 지하수 거동을 확인할 수 있는 조사를 실시한다.

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4. 제체 재료조사

가. 축제재료의 조사

• 댐 지점 주변에 있는 암석, 사력, 흙 등 필댐 축조 재료의 조사는 기술적으로 사용이 가능하다고 생각되는 모든 재료에 대하여 그 분포, 수량, 통일분류, 공학적인 성질 등을 파악한다.
• 재료조사는 댐 지점에 가까운 곳부터 시작하여 총량이 제체 체적의 2~3배에 달하는 범위까지 점차 확대한다.
• 조사구역은 축조 계획수량을 고려하여 댐 계획 지점을 중심으로 최소 0.5Km 또는 1Km 지역에 대하여 조사하고, 수량이 미달할 경우에는 그 이상의 지역으로 점차 확대한다.
• 조사공은 지형 및 상황에 따라 오거 시추(수동 또는 동력), 시추, 트렌치, 시험굴 등의 방법을 혼용한다.
• 토질시험은 채취한 시료 중에서 대표적인 시료를 선정하여 필수 시험항목인 함수량, 비중, 입도, 단위용적중량, 표준다짐시험 등과 함께 기타 필요한 시험을 실시한다.

나. 콘크리트 골재의 조사

• 댐, 발전소, 여수로, 취수설비 등에 사용하는 콘크리트 골재가 댐 지점의 부근에 천연적으로 또는 가공에 의해서 얻을 수 있는지를 조사한다.
• 콘크리트 골재는 청정, 견고, 내구적이고 적당한 입경, 입도를 가지면서 알칼리 반응에 안전하고 먼지나 진흙(진토), 유기물 등의 유해물 함유량이 허용범위 이내이어야 한다.

 

5. 시험방법과 정도

가. 시험항목과 규격

• 토질 및 암석시험은 KS규정에 명시된 방법을 사용한다.
• 토질시험 항목에는 비중, 입도, 함수량, 액성, 소성, 수축, 일축압축, 표준관입, 압밀, 투수, 유기물함유량, 전단, 압밀(대형), 현장투수, 현장함수량, 현장밀도 시험 등이 있다.
• 암석시험 항목에는 비중, 흡수량, 인장, 일축압축, 탄성계수 및 포아슨비, 탄성파속도, 삼축압축, 전단강도, 수압, 공내재하시험 등이 있다.
• 기준이 없는 시험에 대해서는 필요에 따라 시험기기를 제작하여 시행하거나 외국의 기준을 이용할 수 있다.

나. 전단시험

• 전단시험은 전부 삼축압축시험을 실시하는 것을 원칙으로 하며 KS F 2346 규정에 의한다.
• 시험기기는 현장의 시공조건(시료입경, 채움다짐 등)을 고려하여 가급적 대형기기를 사용한다.
• 토질의 전단강도는 전단시험의 조건에 따라 변화하므로 시험목적에 따라 적당한 시험조건을 주어서 시험한다.
• 전단시험용 시료의 크기는 사용하는 시험기와 공시체의 규격에 맞도록 한다.

다. 다짐시험 및 투수시험

• 다짐시험은 현장상황과 가장 유사한 조건으로 하여 토질시험의 규격에 맞도록 시행한다.
• 투수시험은 각종 시험법 또는 규격에 맞추어 실내 및 현장시험을 시행한다.

라. 파이핑(piping) 검토

• 파이핑에 대한 댐의 안정성은 식(2.1)에 의한 한계동수경사(ic)나 식(2.2)에 의한 크리프비(creep ratio) Cc를 산정하여 검토한다.

• 침투류 해석에 의하여 산출한 동수경사가 한계동수경사(ic)의 1/2 이하가 되도록 한다. 주된 토질의 Cc의 안전치는 아래 표와 같으며, 계산된 Cc가 각 흙에 대해서 제시된 표의 값보다 크면 파이핑에 대해 안전한 것으로 판단할 수 있다.

<크리프비(Cc)의 안전치>

구분	Cc의 값	구분	Cc의 값
미세사 또는 이토	8.5	세자갈	3.5
세사	7.0	표석을 포함한 큰자갈	3.0
중사	6.0	표석과 자갈을 작게 포함한 호박돌	2.5
조사	5.0

 

출처 : 댐 설계기준