댐 파이핑(Piping) 설명

정의

파이핑은 흙댐 내부나 기초에서 침투수가 흙 입자를 운반하는 내부침식 현상이다.

물이 조금 새면 누수이지만, 흙 알갱이가 함께 빠져나가면 파이핑이 된다.

시험에서도 원인, 메커니즘, 방지대책을 묻는 문항으로 반복 출제된다.

진행 과정

파이핑은 침투수가 흙 입자를 운반하며 공동을 키우는 진행성 현상이다.

하류 출구에서 세립토가 유출되면 공동이 생기고 유로가 짧아진다.

유로가 짧아지면 동수경사가 커지고 침식이 가속되며, 결국 제체가 무너진다.

즉 파이핑은 양의 되먹임을 가진 자기 촉진 현상이다.

안전율 정의

이제 파이핑 안전율을 본다. 안전율은 하향 흙 무게와 상향 침투력의 비다.

하향 흙의 무게가 상향 침투력보다 충분히 커야 흙이 버틴다.

안전율이 설계 기준값보다 작아지면 분사와 파이핑 위험이 커진다.

계산 예

하류단 출구에서 상향 침투력과 흙의 수중 무게를 비교하는 예를 본다.

상향 침투력은 동수경사와 물의 단위중량을 곱해 구한다.

수중 단위중량 10을 침투력 8.82로 나누면 안전율은 약 1.13이 된다.

안전율이 1.0 근처이므로 이 조건은 한계 상태에 가깝다.

이 계산은 가상의 예이므로 원리 확인용으로만 본다.

헷갈리는 구분

먼저 누수, 보일링, 파이핑을 구분해 두자.

누수는 흙이 함께 빠지지 않는다. 보일링은 상향 침투력으로 흙 입자가 솟아오르는 현상이다.

파이핑은 공동이 연속으로 발달해 제체를 무너뜨리는 과정이다.

파이핑을 단순한 침투량 과다로 서술하면 감점된다.

정리

마지막으로 핵심을 정리한다.

침투가 증가하면 유효응력이 줄고, 전단강도를 잃어 파이핑이 진행된다.

원인과 방지대책은 짝을 이뤄 쓰고, 필터는 세립토 이동을 막는다.