Finite Element Analysis on the Behavior of Soyanggang Dam and its Comparison with Observed

소양강(昭陽江)댐의 거동(擧動)에 대한 유한요소해석(有限要素解析)과 실측치(實測値)와의 비교(比較)

The Soyanggang Dam completed in 1973 was well instrumented during construction period. The measured results for stresses and movements of the embankment have already been published elsewhere, but theoretical analyses have not been made until now. This study intends to analyze the stress and deformation behavior of the embankment numerically which have been subjected to the load of materials during construction and water load during impounding. The constitutive law used for the analyses is hyperbolic model developed by Duncan et al., and a nonlinear incremental finite element analysis simulating its contruction steps is. used in this study. Hyperbolic parameters for each Zone are estimated from literature. The results obtained from the theoretical analyses clearly show deformation characteristics and stress vectors in arbitrary section of the dam. The analytical results ate well agreed with the measured deformations at the maximum cross section, however, there are some discrepancy in horizontal movements and in stresses generated in the core zone. From the numerical analyses and its comparison with the measured values, it is charaterized that relatively large construction settlements occurred in core zone, overburden pressure in the core zone was considerably reduced by arching effect, and tension zones might occur near both abutments because of the large horizontal displacement.

1973년(年)에 완공(完工)된 소양강댐은 매설계기가 잘 설치되어 그 댐의 응력(應力)과 변형(變形)의 측정결과는 이미 발표된 바 있다. 그러나 이론적(理論的)인 해석은 지금까지 이루어지지 않았다. 본(本)연구(硏究)는 시공시(施工時) 재료의 자중을 받고 또 담수시 물 하중을 받게 되는 댐 본체의 응력(應力)과 변형(變形) 거동을 수치적(數値的)으로 해석하려는데 그 목적(目的)이 있다. 해석(解析)에 사용(使用)된 구성법칙(構成法則)은 Duncan 등(等)이 개발한 hyperbolic 모델이며, 시공단계(施工段階)를 모방한 비선형증가(非線型增加) 유한요소해석(有限要素解析)이 본(本) 연구(硏究)에 적용되었다. hyperbolic 파라미터들은 문헌에서 추정하여 사용(使用)하였다. 이론적(理論的) 해석(解析)으로부터 얻어진 결과는 댐의 임의의 단면에서의 변형특성과 응력벡타를 명확(明確)하게 나타내었다. 해석결과는 최대단면(最大斷面)에서의 변형측정치(變形測定値)와 잘 일치(一致)하였으나 수평변형(水平變形)과 심벽(心壁)에 생긴 응력에 있어서는 약간의 차이를 보였다. 수치해석과 측정치와의 비교(比較)로부터 얻은 본댐의 거동의 특징(特徵)은 심벽에서 비교적(比較的) 큰 시공침하(施工沈下)가 생겼고, 심벽의 토피하중(土被荷重)은 아아칭 효과에 의해 상당히 감소되었고, 또 양안부근(兩岸附近)에서는 수평변위(水平變位)가 커서 인장구역(引張區域)이 생길 수 있다는 것이다.