제체 및 기초지반 누수

정의

댐과 제방은 흙이나 암석을 쌓아 만든 구조물이라 본래 어느 정도 투수성을 가진다.

제체 및 기초지반 누수는 이 침투수가 몸체와 밑바닥을 통해 새는 현상이다.

방치하면 파이핑으로 이어져 구조물이 무너지므로 원인과 대책을 함께 알아야 한다.

파이핑이 생기는 원리

상류와 하류의 수위차가 침투 동수경사를 만든다.

동수경사가 한계를 넘으면 흙 입자가 빠져나가 공동이 생긴다.

공동이 커지면 유로가 짧아져 동수경사가 더 커진다. 결국 파이핑 파괴로 이어진다.

댐과 제방의 원인 비교

제방은 외수위 상승과 표토 세굴이, 댐은 저수위 상승과 여수로 운영이 외적 원인이다.

구조적 원인은 단면 부족이 공통이고, 댐은 차수벽 결함을 함께 본다.

시공 원인은 제방이 성토재와 다짐, 댐이 그라우팅과 기초 처리에서 생긴다.

댐과 제방을 나눠 원인을 적어야 감점을 피한다.

파이핑 안전율 계산

파이핑 안전율은 흙의 수중 무게를 상향 침투력으로 나눈 값이다.

수중 무게는 10 kN/m³ 곱하기 2 m로 20 kN/m²이고, 상향 침투력은 15 kN/m²다.

안전율은 1.33이다. 1 이상이라 파이핑은 생기지 않으나 설계 기준 1.5에는 못 미친다.

상향 침투력이 안전율에 어떤 영향을 주는지 직접 풀어 보자.

정리와 채점 포인트

차수벽과 기초지반 접촉부에서 파이핑이 생기지 않도록 하는 것이 핵심이다.

댐과 제방, 설계와 시공을 구분해 원인을 적어야 한다.

누수량 증가와 탁수 여부를 함께 계측해 신호를 읽는다.

탁수가 섞인 누수량 증가를 보면 무엇부터 의심할지 직접 풀어 보자.

정답은 내부침식이다. 탁수는 세립분 유실이 진행 중이라는 신호다.