22. 필댐 설계

    

문제) 6. 필댐(Fill Dam)의 표준단면 설계를 항목별로 설명하시오. 96-2

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1. 댐 위치 및 형식검토

2. 축조재료 설계(5단계), 필터재료, Piping, 수압할렬

  ⑴ 재료원 조사

  ⑵ 재료원별 소요량 파악 : 심벽재료원, 사력재료원, 석재원

  ⑶ 재료원별 매장가능량 및 사용가능량 검토 : 경제적 규모 검토

  ⑷ 재료원별 기준검토 : 입도, 소성지구, 함수비, 전단강도

  ⑸ 재료원 설계(단면설계)

    ① 재료구분 : 차수, 투수, 반투수

    ② 존구분 : Rock, Filter, Core, Transition

      ⓐ 불투수성부 : 차수 ⇛ Core zone

      ⓑ 투수성부 : 댐체 안정유지 ⇛ Rock zone

      ⓒ 반투수성부 : 재료급변에 의한 사고방지 ⇛ Filter zone, Transition zone

  ⑹ Piping

    ① 필댐 : 침투수 완전 차단 X ⇛ 저수지 운영상 허용되는 범위내의 침투량 허용

    ② Piping 방지 : 양호 재료, 양질 필터

    ③ 해석방법 : 도식해법, 수치해석법, 모형실험법

  ⑺ 수압할렬(hydraulic fracturing)

    ① 정의 : 수압에 의해 재료가 파괴되는 현상, 불투수부 자중에 의한 유효응력 < 수압

    ② 원인 : 부등침하, 응력전이

    ③ 대책 : 심벽폭 넓게, 필터 효율적 설계, Core 습윤다짐

    

3. 기초 설계(4단계), grouting

  ⑴ 지형, 지질확인

  ⑵ zone별 기초확인(차수존, 필터존, 락존)

  ⑶ 배수공 설계 : 배수공 위치검토, 배수도랑

  ⑷ 그라우팅 설계 : 차수그라우팅, 압밀그라우팅

    ① 차수그라우팅 : 차수벽의 연장, 침투수에 의한 양압력, 파이핑현상으로부터 댐의 안전성 확보, 차수커튼

    ② 압밀그라우팅 : 표층부근 굳게하여 불투수가 되도록 하는 동시에 지지력도 증가,

                                   주로 콘크리트댐, 댐높이가 큰 코어형 댐

    ③ 블랭킷 그라우팅 : 커튼그라우팅에 앞서 시공 ⇛ 얕은 심도에 넓은 범위의 수밀성 zone 확보

        (커튼 그라우팅 양측에 그라우팅 실시 ⇛ 표층 가까운 지반을 붙투수 ⇛ 침투로 길이)

    ④ Rim grouting

4. 본 댐 표준단면 설계(내진설계 : 진도법)

  ⑴ 댐축 결정

    ① 기초바닥 지질양호, 두께 두꺼울수록

    ② 댐축조량이 최소가 되는 지형(약간 상류측으로 휘는 아치형 : 반지름 400~1500m)

  ⑵ 제체의 단면구성(zoning)

    ① zone 설계

      ⓐ 기능 : 차수, 배수, 외력에 대한 안정성

      ⓑ 구성 : 침투, 투수성부(shell zone, transition, filter zone 등), 불투수성부(차수벽 포함)

    ② 사면기울기(균일형 상류 1:3.0, 하류 1:2.5)

  ⑶ 여유고 산정

    ① 파랑고(물결 처오름 높이를 포함한 파랑고, 지진에 의한 파랑고 등)

  ⑷ 댐 둑마루폭

  ⑸ 더쌓기(여성토)

    ① 침하량을 예측하여 충분한 양의 덧쌓기 필요

    ② 종단방향으로 캠버(camber), 양안 접합부는 최저 10cm정도 더쌓기

  ⑹ 불투수층 존(차수벽)

    ① 불투수층 존의 두께 : 토질이나 댐 높이에 관계없이 수압의 30~50%정도의 두께를 갖도록 함

  ⑺ 비탈면 기울기와 소단

    ① 최소의 축조량으로 소요의 안전도를 얻도록 결정

  ⑻ 상류측 비탈면 보호공

    ① 파랑에 의한 침식방지, 저수위 급강하시 댐체 재료 유실 방지

    ② 제체의 토립자 유출방지를 위한 필터층 설치

  ⑼ 하류측 비탈면 보호공 : 호우에 의한 침식방지, 양안부에 표면 배수시설 설치

  ⑽ 드레인

    ① 기능 : 침투류에 의한 침투수압의 감소, 파이핑 방지, 제체 침하방지, 내부침식방지 등

    ② 종류 : 하류 비탈끝 드레인, 수평 드레인, 직립 드레인, 복합 드레인, 사면보호공 기초 드레인 등

5. 안정성 검토 : 침투수, 사면안정

  ⑴ 최소안전율 결정(case별)

  ⑵ 설계하중 및 물리정수(자중, 정수압, 지진, 점착력, 내부마찰각, 단위중량, 간극압)

  ⑶ case별 안정성 검토

6. 매설계기

 가. 필댐 매설계기

  ⑴ 축조과정 : 안전과 품질관리

  ⑵ 운영 : 댐 내부 응력변화 ⇛ 댐체거동관측 : 안전관리

  ⑶ 20% 여유물량 : 고장고려

  ⑷ 위치 : core 주변

  ⑸ 매설계기 관리지침(수자원연구소)

    ① 간극수압계 : 차수부 설치

      ⓐ 공사중 : 간극수압 측정 – 축조속도관리

      ⓑ 담수후 : 간극수압 소산 상황, 침윤선 추적, 지진시 제체내 간극수압거동

    ② 토압계 : 유효응력 파악, 중량에 의한 토압, 간극수압계와 같은 위치

    ③ 층별침하계

    ④ 수평변위계

    ⑤ 누수측정장치

    ⑥ 지진계

    ⑦ 암반변위측정계

    ⑧ 전단변위측정계

 나. con’c 댐 매설계기

  ⑴ 공사기간 중 시공관리 : 제체 및 기초암반의 균형, 균열방지 계획 수립

  ⑵ 공사완료 직후 안전관리 : 제체 및 기초암반의 거동상태

  ⑶ 공사 완료 후 운영 : 안전진단, 관리기준 설정, 분쟁시 증거자료

  ⑷ 장래 설계와 연구 위한 자료 : 설계 및 시공방법 개선, core history 축척

  ⑸ 위치 : 최대변위와 최대응력 작용지점

    ① FEM 해석결과 제체내 가장 위험 단면

    ② 부등침하 ⇛ 인장응력

 다. 매설계기

  ⑴ 제체

    ① 온도 : 온도계

    ② 변형 : 개도계, 변형계, 외부변형률계

    ③ 응력 : 응력계, 무응력계

    ④ 누수 : 누수량 측정계

  ⑵ 기초암반

    ① 응력 : 간극수압계

    ② 양압력 : 양압력계

    ③ 지진 : 지진계

    ④ 변위 : 층별 침하계

7. 안정계산

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