• 한국지반공학회논문집
• /
• 제39권10호
• /
• pp.27-39
• /
• 2023

극한홍수에 대응하기 위한 홍수 위험도 관리의 필수 요소인 홍수 위험도 평가를 위해서는 댐 및 하천제방과 같은 홍수방어시설에 대하여 여러 파괴 메커니즘을 고려한 신뢰도 해석을 수행해야 한다. 본 연구에서는 수위급강하에 의한 제체 사면의 시간에 따른 확률론적 안정성 평가에 대하여 연구하였다. 유한요소 해석에 의한 침투해석 결과를 사면안정 해석에 연동하여 Monte Carlo Simulation을 수행함으로써 수위급강하에 따른 제체의 시간의존적 거동을 연구하고 파괴확률을 계산하여 제방의 취약도 곡선을 작성하였다. 수위급강하에 의한 사면의 파괴확률은 특정 수위까지는 매우 작은 값을 유지하지만, 그 이상에서는 수위가 증가함에 따라 급격하게 증가하는 현상을 보였다. 또한 취약도 곡선은 수위 하강 속도에 크게 영향을 받았다. 수위 저하 속도는 수문 시나리오에 의한 수위의 변동해석을 통하여 결정되므로 수위급강하에 따른 제방 제외지 사면의 안정성은 기후변화에 따라 크게 영향을 받을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제20권8호
• /
• pp.97-102
• /
• 2004

본 논문은 기존의 한계 평형법 보다 사면의 파괴거동을 잘 묘사할 수 있는 유한요소법에 의한 사면의 안전율을 결정하는 방법에 대하여 기술하였다. 특히, 지하수위를 고려하는 사면의 파괴거동을 강도감소법에 의한 유한요소법으로 산정하였다. 그 결과, 강도 감소법을 이용한 FEM해석방법이 사면의 안정해석에 대하여 파괴거동과 안전율을 구하는데 유효한 수단임을 보여 주었다. 그리고 지하수 상승경우와 지하수 급강하 사면의 경우에 대하여 자세히 분석하였으며, 한계평형법인 Bishop간편법 해석결과와 비교, 검토하였다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제48권3호
• /
• pp.149-158
• /
• 2015

비상방류시설은 안전한 댐 운영 및 유지관리를 위해서 절대적으로 필요한 시설임에도 불구하고 국내 댐의 경우 이를 고려한 설계가 이루어지지 않아 각 댐의 비상방류 대응 적정성을 판단하기 곤란한 상황이다. 특히 국내 댐의 경우 비상방류시설규모를 산정하는 기준이 일정치 않을 뿐만 아니라 대부분의 용수댐은 별도의 방류시설 조차도 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 기존댐 방류시설 현황 분석, 국내외 비상방류시설 설계기준 등의 검토와 함께 국내 댐설계기준을 적용한 가상 댐체와 수어댐을 대상으로 수위에 따른 방류능 분석을 수행하였다. 또한 SEEP 프로그램 등을 활용, 수위저하 속도에 따른 제체의 사면 안정성을 검토함으로써 비상방류 시설의 적정규모 산정기준을 제시하고자 하였다. 이를 위하여 수리학적 해석을 통해 저류수심에 따른 제체에 작용하는 힘을 분석하였으며 수위저하 속도 변화에 따른 제체의 안정성을 검토하여 허용수위저하 속도 범위를 제시하였다. 수위 25% 저감은 하중을 50%까지 감소시켜 초기수위 저감이 중요한 것을 알 수 있었다. 가상 댐체는 물론 수어댐에 수위저하 속도 1 m/일을 적용하더라도 제체의 안전성은 보장됨을 확인하였다. 다만, 방류능과 방류 소요일수는 수위별 저류용량 등 저류지 특성과 밀접한 관계가 있어 초기대응을 위해서는 7~10일 이내에 저류수심의 25%를 먼저 방류시키고 나머지 방류량은 1~2개월 이내에 방류할 것을 제안하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제5권4호
• /
• pp.1-8
• /
• 1985

수위변화(水位變化)에 따른 상이(相異)한 자유수면(自由水面)으로 인(因)하여 제체내부(堤體內部)에 응력상태(應力狀態)가 달라지므로 제체(堤體)의 안정해석(安定解析)이 필요(必要)하다. 수위(水位)가 급강하(急降下)할 경우 상류측(上流側) 사면(斜面)에서의 자유수면방향(自由水面方向)이 기초(基礎)쪽으로 바뀌어질 때, 상류측(上流側) Fill의 안전율(安全率)을 찾아 보았다. 여기서 하강(下降)하는 자유수면(自由水面)과 파괴형태(破壞形態)를 찾았으며, 또 안전율(安全率)을 구(求)하였고. 이로 강하속도(降下速度) 및 동수경사(動水傾斜)를 비교(比較)하였다. 실험(實驗)에 의한 결과(結果)는 다음과 같다. 1. 자유수면(自由水面)의 강하(降下)로 인(因)하여 상류측(上流側) Fill에 침투류(浸透流)에 의한 골동파괴(滑動破壞)가 일어나고, 파괴고(破壞高)는 각(各) 각(各)의 모형(模型)에 따라, 5~10, 9~15, 13~21(cm)이다. 2. 침투류(浸透流)에 의한 간극수압(間隙水壓)의 영향(影響)을 고려(考慮)하여 안전율(安全率)을 구하였으며, 이때 강하속도(降下速度)와 안전율(安全率)과의 관계(關係)에서 제체(堤體)의 안전상(安全上) 강하속도(降下速度)는 0.21~0.28(cm/sec)이어야 하고, 동수경사(動水傾斜)와 안전율(安全率)과의 비교(比較)에서 동수경사(動水傾斜)는 각(各) 모형(模型)에서 0.36~0.43 값보다 적어야 함을 실험상(實驗上) 알았다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제31권8호
• /
• pp.51-62
• /
• 2015

지반공학적으로 제방(또는 댐) 월류에 대한 근거를 제시하기 어렵다. 수문학적인 안정성 평가에서 댐의 초기수위(만수위)를 고정시키고 강우량을 계산하기 때문에 월류 가능성은 매우 희박하다. 그러나 Copula 함수를 사용하여 초기수위가 고정된 댐의 만수위가 아닌 변동성 있는 확률수위를 적용해서 국내 40년간의 빈도를 고려할 때, 월류 가능성을 확인할 수 있었다. 수문학적 댐의 위험성 분석은 다양한 불확실성 인자 중 댐 초기수위에 대한 모의기법 개발이 필요한 복잡한 수문학적 해석을 요구한다. 본 연구에서는 기존 댐 위험도 분석 시 초기수위는 상시만수위 또는 홍수기 제한수위로 가정하지만, 이러한 보수적인 가정에 의한 연구는 기상변동성 및 기후변화의 영향을 고려하지 못하며, 댐의 월류확률 및 이에 따른 붕괴확률을 추정하는데 있어서 지반공학적인 접근이 필요하다. Copula 함수를 이용하여 댐 특성에 맞는 초기수위를 결정하였으며, HEC-5 모형을 활용하여 강우-유출 모형 매개변수의 사후분포를 정량적으로 추정하여 댐 월류확률을 산정하였다. 지반공학적인 측면에서 댐 안정성 해석은 상류사면(upstream)의 수위급강하(drawdown)에 대한 안전율과 하류사면(downstream) 월류상태에서의 불안정성을 비교하여 지반공학적 위험도를 비교 분석하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
• /
• pp.242-242
• /
• 2017

산업혁명 이후 인간사회의 산업화 및 도시화의 가속으로 지구온난화는 기후변화를 야기해 왔으며, 이로 인한 각종 부정적인 영향과 심각성은 날로 커져가고 있는 현실이다. IPCC(Intergoverment Panel on Climate Change)는 기후변화의 주범인 온실가스를 감축할 지라도 기후의 탄성 때문에 앞으로 수세기 이상 계속 진행될 것으로 전망하였으며, 기후변화 영향의 근원적 방지는 불가능하기 때문에 결국 수자원 관리 측면에서도 기후변화에 적응하기 위한 각종 적응전략 개발의 필요성을 강조하였다(IPCC, 2007). 최근 제방의 안정성에 대한 문제로 기후변화에 따른 홍수위 또는 담수 등의 조건으로 제외지의 고수위를 유지하게 되어 제체 내 침투가 일어날 수 있고, 수위급강하로 제방사면의 활동등이 일어날 수도 있으며 기초지반의 지지력이 부족하여 침하가 과다하게 발생하므로 제방의 소요높이를 유지할 수 없게 되어 월류로 인한 피해가 발생할 수 있다. 본 연구는 제방의 간극수압자료와 2차원 지하수침투 모형인 SEEP/W를 이용하여 안양천과 오산천의 침투거동을 분석하여 침투안정성을 평가하고자 하였다. 또한, 4대강 살리기 마스터 플랜(국토해양부, 2009)에 수록된 제방보강의 방법 중 누수에 대하여 제방고, 제방폭 및 제내지반고의 변화를 통한 지하수 침투거동을 모의, 분석하여 침투안정성을 평가하였다. 또한 기후변화에 따른 도시하천의 수문특성 변화분석 결과를 바탕으로 향후 발생할 수 있는 극치 수문사상의 값을 반영한 설계기준 강화 수방시설 계획 등의 연구에 활용하며, 여러 가지 수문학적 불확실성에 의하여 가변 가능한 도시하천 유역의 취약성 평가 및 위험도 분석을 통한 기후변화 대응과 수공구조물 설계 및 수방전략 수립에 활용하고자 한다.

• 한국지반공학회지:지반
• /
• 제7권3호
• /
• pp.21-32
• /
• 1991

본 연구에서는 복합 zone을 가진 rockfill dam성토 재료의 강도정수들과 core zone에서의 간극 수압의 불확정성을 고려할 수 있도록, 성토 재료의 공간적인 변화의 불확실성, 시료수의 제한에 의 한 불확정성에 실험실 결과와 현장 결과와의 차이에 따른 model 오차의 영향을 고려한 종합적인 설계변수들의 불확정성을 규명하였으며 core zone의 간극수압과 rockfill zone의 내부 마찰각을 bayeg 이론을 이용하여 불확정성을 Updating할 수 있는 방법을 제시하였다. 사면 안정 해석에서 시공직후 상, 하류, 만수위 상, 하류 수위, 급강하 시의 2차원 사면안정해석 과 end effect 영향을 고려한 3차원사면 안정해석을 하였다. 본 목적을 위하여 복합 zone을 가진 rockfill dam의 사면 안정해석에서 end effect의 영향을 고려한 3차원 사면안정해석 Program인 "ESTABL"을 개발하였으며, 파괴 사면의 강도정수와 간극수압의 변동계수를 구하는 프로그램 "COV", 복합 zone사면 안전율의 변동계수를 구하는 프로그램 "PCOV"을 개발하였다. 사면안정해석 결과 3차원안전율이 2차원안전율보다 약 200A정도 크게 나타나므로 end restraint 효과가 상당히 큼을 알 수 있다. 3차원사면안정은 근본적으로 system reliability 문제이 므로 안전율의 평균간보다 그 불확정성이 더 큰 영향을 미침을 보여준다. 또한 기초설계 치로 설계 를 마친후 시공중 혹은 추가로 각종 계측치가 있을 때 updating 이론을 이용하여 신뢰도를 증가시 킬 수 있음을 보여주며 강도계수의 변화에 의한 파괴확률의 변화는 점착력의 불확정성이 내부마찰 각의 불확정성보다 민감하게 영향을 미침을 보여준다.찰 각의 불확정성보다 민감하게 영향을 미침을 보여준다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제50권4호
• /
• pp.277-288
• /
• 2017

본 연구에서는 발생가능한 홍수시나리오를 기반으로 하천제방의 복합위험도를 산정하고자 하였다. 이를 위해 불확실성을 고려한 수문학적/수리학적/지반공학적의 위험도를 각각 MCMC (Markov Chain Monte Carlo), MCS (Monte Carlo Simulation), FOSM (First-Order Second Moment) 기법을 활용하여 해석하였으며, 이들 각각의 확률을 연계하여 결합확률 형태로 나타내었다. 적용대상 유역은 낙동강에 위치한 강정고령보를 기점으로 상 하류 12.5 km 구간으로 선정하였으며, 구간내의 총 6구간의 제방이 포함된다. 수문시나리오는 제방 월류가 발생하는 100년/200년 빈도 신뢰구간 상한치(97.5%)의 홍수량이 사용되었고, 이에 따른 홍수위 해석을 수행하여 월류위험도를 산정하였으며 월류가 발생하지 않는 구간에서는 침투, 사면안정, 수위급강하 등 제방의 지반공학적 위험도를 산정하였다. 기존 결정론적 위험도 해석보다 확률론적 위험도 해석에 의한 복합위험도가 제방설계에 보다 안정적, 경제적인 상승효과를 가져올 수 있을 것이며, 향후 수변구조물 설계에 지표로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 농업과학연구
• /
• 제23권1호
• /
• pp.25-38
• /
• 1996

연약지반상에 시공되는 용 배수로 굴착사면의 안정문제를 구명하기 위하여 굴착사면의 경사에 따른 지반의 거동을 한계평형법 및 유한요소법에 의하여 해석하고 실제 현장실험과 비교 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 수로에서 수위를 급강하시켰을 때 과잉공극수압의 영향으로 균열이 발생하였고, 그 이후에 공극수압의 감소는 완만하게 나타났다. 2. 연직굴착시는 굴착폭이 클수록 균열의 폭도 커지고, 굴착깊이가 깊어지면서 진행성 파괴형태를 나타냈다. 3. 연약지반에서 소규모의 굴착공사를 할 때 최소안전율은 굴착사면의 경사(1:1, 1:1.5, 1:2)보다는 점착력(1.0, 1.5, 2.0, 2.5, $3.0t/m^2$)에 더 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 4. 굴착이 진행되면서 소성영역이 발달하는 상부사면에서는 침하가 발생하였으며, 굴착저면에서는 히빙현상이 나타났다. 5. 최대전단응력은 저부지반으로 갈수록 크게 나타났으며, 이와같은 현상은 인장영역을 발생시켜서 국부적인 파괴 가능성을 증가시킴을 알 수 있었다. 6. 최대전단변형은 굴착깊이에 따라 증가하며, 굴착저면에서 가장 큰값을 나타내고 굴착사면의 중앙저부에 집중되는 분포형태를 나타냈다.