해상 폐기물매립지에서 내부 침출수의 외부 유출을 방지하기 위하여 차수공이 필수적으로 요구된다. 이를 위해 경사식 호안의 경우에는 사면부에 차수시트가 설치된다. 사면부에 설치된 차수시트의 하부 지반에서의 연장설치범위에 따른 침투차단효과를 평가하기 위하여 SEEP/W를 이용하여 침투해석을 실시하였다. 해석결과, 해저지반에 저투수성 지층이 분포되어 있으면 차수시트를 호안 사면끝단으로부터 점토층 상부면으로 1m 이상 연장하여 설치하여야 침투방지에 효과가 있는 것으로 나타났다. 하부지반에 투수성이 큰 사질토층이 존재하는 경우에는 폭 1m 이상을 저투수성으로 개량하고 차수시트를 1m 이상 연장하여 설치하는 것이 효과적인 것으로 나타났다.
댐 안정성 평가를 위하여 불포화 이론을 이용한 침투해석 기법이 널리 사용되고 있으나 지반의 불포화 거동에 대한 인식 부족과 실험절차의 번거로움으로 인하여 입력 물성치에 대한 체계적인 실험과 평가가 일반화되지 못하고 있는 실정이다. 지반의 불포화 수리특성은 변동성과 불확실성을 내포하고 있으며, 이는 침투수량 및 간극수압 분포 등 댐체 및 제방의 침투거동에 영향을 미친다. 본 연구에서는 댐의 심벽재료에 대한 함수특성곡선과 투수계수를 구하는 실내실험을 수행하였다. 그리고, 불포화수리특성이 댐체의 침투 거동에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 입력물성의 확률론적 분포를 고려한 수치해석을 수행하였다. 해석결과 Fredlund와 Xing 함수특성곡선식과 Campbell의 투수계 수식에서 변수 a와 n은 값이 클수록, n과 p는 값이 작을수록 정상상태에서의 침투수량이 많았다.
Among a variety of influencing components, time-variant seepage and long-term underground motion are important to understand the abnormal behavior of tunnels. Excessiveness of these two components could be the direct cause of severe damage on tunnels. however, it is not easy to quantify the effect of these on the behavior of tunnels. These parameters can be estimated by using inverse methods once the appropriate relationship between inputs and results are clarified. Various inverse methods or parameter estimation techniques such as artificial neural network and least square method can be used depending on the characteristics of given problems. Numerical analyses, experiments, or monitoring results are frequently used to prepare a set of inputs and results to establish the back analysis models. In this study, a back analysis method has been developed to estimate geotechnically hard-to-known parameters such as permeability of tunnel filter, underground water table, long-term rock mass load, size of damaged zone associated with seepage and long-term underground motion. The artificial neural network technique is adopted and the numerical models developed in the firstpart are used to prepare a set of data for learning process. Tunnel behavior especially the displacements of the lining has been exclusively investigated for the back analysis.
A mathematical model, UNSATR which predicts the seepage flow through the body of dike especially under the tidal fluctuation has been developed. This model has been revised from UNSAT2 model which was developed on the basis of the saturated-unsaturated theory by Neuman. UNSATR has been verified and applied to the hydraulic model in order to estimated the seepage quantity, the formation of free water surface etc. The results lead to the following conclusions : 1. Seepage rates between the mathematical model and hydraulic model experiment are very similar to each other both in constant and transient water level conditions. 2. The lapsed time to be steady state of the free water surface becomes late as the tidal levels are relatively low mainly due to the seepage flow from the unsaturated zone of the body of dike. 3. Under the transient state of water levels, owing to the flow from the unsaturated domain, streamlines crossing to the free water surface are found and time lag during a falling tide may allow the free water surface inside the body of dike to stand at a high level than the outside water level. 4. The utility and validity of UNSATR model are convinced when the analyses on seepage problems through the porous embankment of the soil structures on the conditions of the steady and unsteady states are carried out.
In order to study the effect of stress and water pressure on the permeability of fractured rock mass under three-dimensional stress conditions, a single fracture triaxial stress-seepage coupling model was established; By using the stress-seepage coupling true triaxial test system, large-scale rock specimens were taken as the research object to carry out the coupling test of stress and seepage, the fitting formula of permeability coefficient was obtained. The influence of three-dimensional stress and water pressure on the permeability coefficient of fractured rock mass was discussed. The results show that the three-dimensional stress and water pressure have a significant effect on the fracture permeability coefficient, showing a negative exponential relationship. Under certain water pressure conditions, the permeability coefficient decreases with the increase of the three-dimensional stress, and the normal principal stress plays a dominant role in the permeability. Under certain stress conditions, the permeability coefficient increases when the water pressure increases. Further analysis shows that when the gob floor rock mass is changed from high stress to unloading state, the seepage characteristics of the cracked channels will be evidently strengthened.
The paper compared the Bishop methed to the Fellenius method in the analysis of slope stability. Laboratory model test was carried out in the case of seepage flow considered. The results obtained from this study were summarized as follows; 1. The slice pieces of 10 were enough to analysis the slope stability. 2. The safety factor. by the Fellenius method was lower than the Bishop method by the 96 to 97% in the case of no seepage flow and by the 95 to 96% in the case of seepage flow considered. 3. Besides the parameter of soil and slope, the safety factor of slope was influenced by the height of slope. This phenomena was distinct in the height of height less than 10 meters. 4. In the case of clay, there was no difference in the safety factor of slope between Fellenius and Bishop rnethod. The safety factors of slope with the seepage flow considered were lower than those with no see-page flow. 5. The influence of cohesion on the safety factor was more significant in the Bishop method than in the Fellenius method. 6. The slope failure of model test of A and B soil samples with high permeability coefficient was taken place slightly in vicinity of toe by the concentration of stress and gradually increased 7. Under condition of same slope height, the shapper the slope, the shorter the radius and the center of critical circle appered downward and finally failure of slope occured inside the slope.
해빈 보존공법중 배수층설지 공법의 타당성 분석을 위하여 파랑모형과 침투류모형을 결합한 복합모형을 구성하여 수치실험을 수행하였다 파랑모형으로는 Shuto(1972)의 해석해를 사용하였고, 침투류모형으로는 포화-비포화흐름의 지배방정식인 Richards식을 사용하였다. 구성된 복합모형의 민감도 분석에 의하면 포화투수계수가 해빈내부의 지하수 흐름장에 가장 민감한 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다. 또한 보다 많은 현지의 실측자료들이 수집 된다면 개발된 모형은 해빈내에 배수층 설치시 필요로 되는 제요소 해석에 효율적으로 이용될 수 있을 것이다
본 연구에서는 댐이나 보와 같은 수리구조물이 설치된 포화 기초지반에서의 구속흐름(confined flow)에 대하여 확률론적 침투해석을 수행하였다. 침투해석은 유한요소법을 이용하였으며 투수계수의 수평방향과 연직방향의 공간적 상관성이 상이한 비등방성을 고려하였다. 지정된 입력 확률분포함수와 자기상관함수(autocorrelation function)를 따르는 2차원의 랜덤필드를 생성하기 위하여 Karhunen-Lo$\grave{e}$ve 전개법을 사용하였으며 생성된 랜덤필드를 이용하여 확률론적 응답을 얻기 위해 Monte Carlo 시뮬레이션을 수행하였다. 이로부터 투수계수의 불확실성과 공간적 변동성이 수리구조물과 기초의 침투로 인한 안정성과 관련된 기초를 통한 유량, 구조물 하부에 작용하는 양압력, 하류 유출면에서의 유출동수경사에 미치는 영향을 연구하였다. 해석결과로부터 투수계수의 확률분포와 자기상관 구조를 만족하는 랜덤필드로 고려하여 공간적 변동을 고려하는 방법은 결정론적 해석이나 투수계수를 하나의 랜덤변수로 고려하는 경우에 나타나지 않는 다양한 지반의 침투거동을 효과적으로 고려할 수 있음을 보여준다.
본(本) 논문(論文)은 필 댐에서의 침투해석(浸透解析)에 유한요소법(有限要素法)을 이용(利用)한 수치해석(數値解析)과 기하학적(幾何學的) 해석법(解析法)을 실험적(實驗的)으로 고찰(考察)하였다. 자유수면(自由水面) 경계법(境界法)에 따른 포화(飽和), 불포화법(不飽和法)은 본문(本文)에서와 같이 장단점(長短點)이 있으며 통상(通常) 자유수면형(自由水面形)에서의 미지영역내(未知領域內)에 터널 및 공동(空洞)이 있을 경우를 고려하고 있으며 방법(方法)에 따라 적용범위는 다양하다. 또한 암반분할내(巖盤分割內)의 침투류(浸透流)를 해석(解析)하였으며 특(特)히 측면(側面)에서는 복잡다양한 절리(節理) 및 구열(龜裂)이 있어서 저수지(貯水池)의 침투성(浸透性)이 크며 또한 이의 해석(解析)에는 시간적(時間的)으로도 많은 시간(時間)이 걸리는 애로점이 있다.
본 연구에서는 수리구조물이 설치된 2층으로 이루어진 포화 기초지반에서의 구속흐름(confined flow)에 대하여 확률론적 침투해석을 수행하였다. 투수계수는 지반의 층상구조에 따라 명확한 변동성을 보일 뿐 아니라 각각의 층 내에서도 공간적인 변동성을 보인다. 따라서 기존의 결정론적 침투해석기법을 층상지반에서의 투수계수의 불확실성과 공간적 변동성을 고려할 수 있도록 확률론적 해석으로 확장하였다. 각 층에 지정된 입력 확률분포함수와 자기상관함수(autocorrelation function)를 따르는 2차원의 랜덤필드를 생성하기 위하여 Karhunen-Lo$\grave{e}$ve 전개법을 사용하였다. 제안된 절차의 적용성을 검토하고 수리구조물 하부의 2층 지반을 통한 흐름에 공간적 불균질성이 미치는 영향을 연구하기 위해 생성된 랜덤필드를 이용하여 Monte Carlo 시뮬레이션을 수행하였다. 해석결과는 층상지반에서의 침투거동 평가에서 지반의 층상구조와 지층내에서의 투수계수의 공간적 변동성에 의한 지반에서의 다양한 침투패턴을 확률론적 해석기법을 통하여 효율적으로 고려할 수 있음을 보여주었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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