[토질 및 기초 기술사] 138회 1교시 기출문제 6번

6. 콘크리트 중력댐에서 배수공 유·무에 따른 양압력(Uplift Pressure) 분포

 

Ⅰ. 개요

- 양압력은 댐 기초 지반의 공극이나 절리를 통해 침투하는 물에 의해 댐 저면에 상향으로 작용하는 부력 형태의 압력이며, 댐의 자중을 감소시켜 전도 및 활동에 대한 안전율을 저하시키는 주요 요인이다.

Ⅱ. 배수공 유·무에 따른 양압력 분포 특성

1) 배수공이 없는 경우

• 상류측 수압(H)에서 하류측 수압(h)까지 직선적으로 감소하는 삼각형 또는 사다리꼴 분포를 띤다
• 댐 저면 전체에 큰 양압력이 작용하여 안정성에 가장 불리한 상태이다.

2) 배수공이 있는 경우

• 배수공 위치에서 침투압이 급격히 저하되어 굴곡진 포물선 형태의 분포를 보인다
• 배수공의 위치와 간격에 따라 양압력 총합(U)을 획기적으로 줄일 수 있다

Ⅲ. 양압력 산정 기준

• 배수공 위치에서의 압력: 일반적으로 상류 수압의 1/3 또는 하류 수압과의 차이(H-h) 중 일정 비율을 저감하여 산정

 

Ⅳ. 양압력 저감 및 제어 대책

1) 커튼 그라우팅: 상류측 기초 지반에 불투수층을 형성하여 침투 경로를 차단하고 침투량 억제

2) 배수공 설치: 침투한 물을 신속히 배출하여 간극수압 상승을 방지하며, 정기적인 청소로 폐쇄를 막음

3) 상류측 차수벽: 댐 상류면에 차수벽을 설치하여 침투의 시발점 차단

Ⅴ. 기술자적 제언

- 양압력은 댐의 안정 계산 시 가장 불확실성이 큰 요소 중 하나이다. 기술사는 설계 시 배수공의 폐쇄 가능성을 고려하여 보수적인 양압력을 가정해야 하며, 시공 후에는 양압력계(Piezometer)를 통해 실제 분포를 모니터링하여 설계치와의 괴리를 점검해야 한다. 특히 노후화된 중력댐은 배수공 내 침전물로 인해 양압력이 상승할 수 있으므로 지속적인 유지관리가 필수적이다.