파이핑(Piping) 개념

파이핑의 정의

파이핑은 댐, 제방, 흙막이 하류부에서 침투수가 흙을 운반해 구조물을 무너뜨리는 현상이다.

쉽게 말해 물이 흙알갱이를 떠밀고 나가는 것이다. 출구 쪽 흙이 먼저 씻겨 나간다.

그 자리에 빈 통로가 생기면 물이 그 통로로 더 많이 흐른다. 통로가 짧아질수록 침식이 빨라진다.

정식으로는 동수경사가 한계값을 넘어 침식이 시작되고 유로가 발달해 붕괴에 이르는 현상이다.

출구 동수경사와 안정 조건

파이핑의 핵심은 출구 동수경사다. 출구 동수경사는 수위차를 침투 경로 길이로 나눈 값이다.

안정 조건은 출구 동수경사가 한계동수경사보다 작은 것이다. 한계동수경사는 흙입자가 움직이기 시작하는 동수경사다.

두 값의 비를 안전율이라 하며, 한계동수경사를 출구 동수경사로 나눈 값이다.

출구 부근 유선망이 가장 조밀하므로 출구 동수경사가 가장 크다.

Lane 가중크리프비

크리프비법에서는 Lane의 가중크리프비를 쓴다. 수평 경로에는 1/3의 가중치를 준다.

가중크리프비는 수직 길이와 수평 길이의 가중합을 상하류 수두차로 나눈 값이다.

계산 값이 5.0 이상이면 파이핑에 안전하다고 판정한다.

5.0 미만이면 차수벽 연장이나 배수층 보강이 필요하다.

파이핑과 보일링 구분

파이핑과 보일링은 자주 헷갈린다. 두 현상 모두 하류 출구에서 시작하므로 함께 비교한다.

보일링은 굴착 저면의 상향 침투로 지반 지지력이 상실되는 현상이다.

파이핑은 침투수가 흙 속에 관로를 만들며 진행하는 현상이다.

답안에서 가장 흔한 실수는 두 현상을 같은 현상으로 쓰는 것이다.

정리와 정답

직전 문제의 정답은 보일링이다. 굴착 저면의 상향 침투력으로 지지력이 상실되는 현상이다.

정리하면 파이핑은 침투수 침식, 관로 형성, 상류 진행, 붕괴 순서로 진행한다.

검토는 유선망 출구 동수경사, 한계동수경사, 가중크리프비로 한다.

대책은 침투로 연장, 차수벽 설치, 역필터와 배수층 설치다.