필댐 침투수의 안전성 검토

필댐 침투수의 안전성 검토

1. 검토의 주안점

• 저수시에는 제체 또는 기초지반 내의 침수투를 해석하여 침윤선, 유속분포 및 누수량을 확인하고 제체 하류측으로 안전하게 배수되도록 한다. 수위가 급히 저하할 때에도 상류측 비탈면에 대해서 마찬가지다.

 

2. 침투류 해석

• 제체 및 기초의 침투수에 대한 안전성은 도식해법, 수치해석법 또는 모형 실험법을 이용하여 검토한다.
• 침투수에 대한 안전성 검토는 침투류가 정상상태인가 또는 층류인가 난류인가 등을 확실히 규명한 다음 시행한다.
• 담수 개시후 및 저수후의 수위 급저하시 등의 경우에는 비정상 상태라 보고 침투수에 대한 안전성을 검토한다.

 

3. 침윤선의 도식해법

• 불투수성 기초지반 위에 균일성 재료로서 축조된 제체의 침윤선의 형상이 포물선형인 것은 이론적으로나 실험적으로 증명되었다.
• 불투수성 부분의 침윤선은 카사그랜드(Casagrande)의 방법에 의하여 구한다.
• 침윤선은 어느 경우에도 제체 밖으로 나와서는 안 된다.

 

4. 유선망의 도식해법

• 필댐의 유선망이란 제체 및 투수성 지반내에 있어서의 침투수류의 방향과 제체속에 있어서의 흐름의 등수두선(equi-potential line)을 도시화한 것이다.
• 유선과 등수두선은 서로 직교하므로 주의 깊게 수정하여 최종적인 유선망을 그린다.
• 유선망에 의하여 댐체 및 투수성 지반내에 있어서 침투수의 유동하는 형상과 침투수압의 분포상태를 파악한다.

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5. 누수량

• 댐체로부터의 누수량을 산출하려면 유선망 또는 수식에 의하지만 어느 경우에도 적정한 투수계수를 선정하지 않으면 안된다.
• 댐체의 불투성부가 비등방성일 때는 보통 수정한 투수계수를 써서 누수량을 산출하지만 안전을 고려하여 수평방향의 투수계수(kh)를 사용해도 좋다.
• 수정 투수계수(k)는 다음 식으로 구할 수 있다.

 

6. 수치해석에 의한 침투류 해석

• 댐체 및 기초의 침투류에 대하여 수치해석 방법으로 침투류의 수두, 유속 분포, 유량, 침투수압분포 등을 구한 후 도식해법에 의한 결과치와 비교하여 누수량 및 댐의 안전성을 검토한다.

 

7. 침투수에 대한 안전성 검토

• 필댐의 제체와 기초는 누수를 완전히 차단할 수는 없기 때문에 침투수압, 동수경사 등을 검토하여 침투수에 대하여 안전하도록 설계한다.
• 파이핑에 대해서는 보통 저스틴(Justin)의 침투수욕의 한계치(한계유속)을 구하여 토립자의 이동 가능성을 검토하는 방법과 한계동수경사를 구분하여 분사현상(quick sand)의 발생 가능성을 검토하여 안전 여부를 판정한다.
• 수압에 의하여 재료가 파괴되는 현상 즉, 수압할렬(hydraulic fracturing)의 가능성을 검토하여 이와 같은 현상이 발생하지 않도록 한다.

 

8. 간극수압의 검토

• 필댐에서 간극수압의 변화는 제체의 안정에 지대한 영향을 미치게 된다. 따라서 시공중 및 완성직후의 간극수압, 상시 저수시의 간극수압, 수위가 급강하할 때의 간극수압 등을 추정하여 안정계산시 고려한다.

 

출처 : 댐 설계기준