ì‚¬ë ¥ìž¬ì™€ 석산재의 특성이 축조와 담수시 댐체 거동 ... - 한국지반공학회

7 가지 재료에 대한 대형 삼축시험이 수행되었으며,실험 결과를 바탕으로 댐체 변형을 모사하는 수치해석을수행하여 사력재와 석산재의 재료적 특성이 댐체 거동에 미치는 영향을 비교 분석하였다.본 연구를 통해 얻은 주요 연구 결과는 다음과 같다.(1) 다짐 시험 결과 최대 건조단위중량은 사력재와 석산재모두약20.6kN/m 2 로 유사하게 나타났다.하지만각 시험 재료의 파쇄 특성 및 세립분 함량의 차이로인해 약 3.0cm·kgf/cm 3 이하의 낮은 다짐 에너지에서는 사력재가 석산재보다 훨씬 큰 건조 단위 중량을보였다. 그러나,석산재 역시 다짐에너지가 일정 수준이상으로 증가하면 파쇄로 인해 세립분이 증가하여결국 사력재와 유사한 최대 단위중량이 조성되었다.(2) 두 재료의 전단 강도는 평균 강도를 기준으로 사력재가 석산재에 비해 약 2° 정도 큰 마찰각을 보였으며,이로부터 강도면에서도 사력재가 석산재에 비해결코 불리하지 않음을 확인하였다.(3) Hyperbolic 모델의 parameter를 산정하여 각 재료의변형특성을 비교하였으며, 재료의 강성(stiffness)을나타내는 초기 탄성계수의 경우, 사력재 중 일부(SG-2)에서 낮은 값을 보이기는 하지만 대체적으로 사력재가 석산재에 비해 큰 값이 측정되었다.평균값을기준했을때역시사력재가석산재보다큰초기탄성계수를 보였다.(4) 부피변형계수, 즉 값을 통해 부피 변형 특성을 비교하였다.그 결과 사력재의 부피변형 계수 평균값이 사력재에 비해 약 4 배 이상 크게 나타났으며,대변형률 범위로 갈수록 사력재가 석산재에 비해 상당히 큰 체적팽창(+ 의 다일러턴시) 현상을 보였다.(5) 거동해석에 의하면 주축조 재료로 변형계수가 큰 사력재를 사용하는 경우가 석산재를 사용하는 경우보다 축조 및 담수 시에 변형에 대한 저항성이 컸다.그러나,댐의 축조고가 높아지고 작용하는 축차응력수준이 증가하여 최대값 부근에 이르면 이후의 응력-변형률 곡선의 경향이 다르게 나타나므로 재료에따른 댐체의 거동 또한 다르게 나타날 것으로 판단된다. 따라서,이에 따른 댐체의 거동에 대한 추후연구가 필요하다.(6) 사력재에서 보이는 상대적으로 큰 초기 탄성계수와대변형률에서의 높은 부피 팽창성(dilatancy)은 댐체내부 변형이 크게 발생하면 전체 안정성에 불리하게(7)작용할 수 있지만,기존 계측 및 수치해석 결과 통상적으로 댐체 변형은 그리 크지 않기 때문에 이러한사력재의 변형 특성이 댐 구조물의 안정성에는 큰영향은 미치지 않을 것으로 판단된다.사력재와 석산재의 특성이 축조직후의 거동과 담수시 거동 외에도 지진시의 동적거동과 축조 후 장기거동특성에도 영향을 미칠 것으로 판단되나,아직까지는 사력재와 석산재의 동적특성과 장기 변형특성에 대한 실험적 연구결과가 미미한 상태이므로 향후이에 대한 연구가 요구된다.참고문헌1. 김범주, 임은상, 임정열, 박한규, 임희대 (2006), “ 콘크리트표면차수벽형 사력댐(CFGD)의 적용성 고찰”, 한국지반공학회 봄학술발표회, pp.818-823.2. 김용성, 김범주, 신동훈, 박한규 (2006), “CFRD의 담수 후 침하거동 예측”, 대한 토목학회 논문집, Vol.26, No.3C, pp.209-218.3. 박동순, 신동훈, 김형수, 임정열, 박한규 (2004a), “CFRD의 현재와미래”, 지반, 한국지반공학회지, Vol.20, No.7, pp.16-27.4. 박동순, 신동훈, 김형수, 임정열, 박한규 (2004b), “CFRD의 거동특성 이해”, 지반, 한국지반공학회지, Vol.20, No.8, pp.6-16.5. 박한규, 김용성, 서민우, 임희대 (2005), “ 콘크리트 표면 차수벽형 석괴댐의 축조 중 침하거동 특성-대곡댐을 중심으로-”, 한국지반공학회 논문집, Vol.21, No.7, pp.91-105.6. 서민우, 신동훈, 하익수, 박한규 (2006), “ 대형 삼축압축시험을통한 석산재와 사력재의 거동 특성 평가”, 한국지반공학회 가을학술발표회 논문집, pp.844-853.7. 서민우, 하익수, 정우성, 김범주 (2005), “ 대형 지반 시험장비를이용한 댐축조재의 전단 강도 평가”, 대한토목학회 정기학술대회 논문집, pp.5352-5355.8. 이상종 (2007), 표면차수벽형 Rockfill댐의 사력재 적용성에 관한연구, 석사학위논문, 충남대학교.9. 하익수, 신동훈, 정우성, 김우구 (2005), “ 입경이 큰 조립재료의강도정수 산정을 위한 국내 대형 삼축압축시험 수행 사례”, 지반, 한국지반공학회지, 한국지반공학회, Vol.21, No.9, pp.21-32.10. 한국수자원공사(1999), 댐축조용 조립재료의 대형전단시험 표준화방안 연구, 한국수자원공사 연구보고서, WRRI-GT-99-3, pp.16-18.11. 한국수자원학회 (2003), 댐설계기준, 219p.12. Duncan, J. M., and Chang, C. Y. (1970), “Nonlinear analysis ofstress and strain in soils”, Journal of the Soil Mechanics andFoundations Division, ASCE, vol.96, No.SM5, pp.1629-1654.13. Konder, R. L. (1963), “Hyperbolic Stress-Strain Responses:Cohesive Soils” Journal of the Soil Mechanics and FoundationDivision, ASCE, Vol.89, No.SM1, pp.115-143.14. Kim, Y. S., and Kim, B. T. (2008), “Prediction of relative crestsettlement of concrete-faced rockfill dams analyzed using anartificial neural network model”, Computers and Geotechnics, Vol.35,pp.313-322.( 접수일자 2007. 12. 11, 심사완료일 2008. 6. 17)사력재와 석산재의 특성이 축조와 담수시 댐체 거동에 미치는 영향 55