댐은 중력식, 콘크리트, 필댐 등으로 구성됨.

기초처리 : 그라우팅, LUGEON

1. 목적 : 기초지반 개량, 차수, 균질, 지지력

2. 그라우팅 공법 (그림 필요. 주로 암반층)
A. CURTAIN : 차수, 파이핑 방지, 상류측, 간격 1.0~3.0m, 깊이 d=H/3+C or 0.5~1.0 H 25~40m, LUGEON 1 이하. 5~30 bar (길고 듬성)
B. BLANKET : 차수, 암반 균질, CURTAIN 과 CONSOLIDATION 사이, 표면 1~2 bar, 5m
C. CONSOLIDATION : 댐체 하부, 간격 1.5~5.0m, 깊이 5~15m, LUGEON 2~5, 5 bar 이하. (짧고 촘촘)
D. CONTACT : 댐과 기초 암반 사이 공극을 채움.
E. RIM : 댐 주위 암반의 차수
F. 재료 : 아스팔트, 벤토나이트, 시멘트

3. 연약층 : DOWELLING 공 등 (콘크리트로의 치환)

Soil Nailing, 지반개량, 흙막이, 사면, 댐체

단층 파쇄대의 보강방법
- Soil Nailing 과 같이 연약한 부분에 Anchor 를 심고 콘크리트로 치환
- 연약토, 파쇄대를 채워넣는 방법으로 지반 강화
- 마찰저항력 증대
- 기본적으로 Concrete 를 치환하면서 Dowel bar 를 심어 전단력과 마찰력을 증대시키는 역할.
- 추력전달공 (Thrust block) : 댐의 거동을 암반까지 전달. Block 이나 Arch 형태.
- 암반 PS 공 : 암반과의 연결 (강봉 등)
- Grouting 과 같은 개념이나 부분적으로 취약한 부분을 보강할 수 있음.

4. 특수그라우팅 : LW, JSP, SGR, 주입압력, 깊이, 주입량 등으로 설계 후 시공관리

5. 앵커

6. 경제성 고려 필요, 세부적인 지반조사 기반 필요.

7. 시공순서 : TEST (LU), RQD, CORE -> 그라우팅 주입 -> 개량효과 확인 (check hole)

필댐의 구성 : 누수, 파이핑 관리 필요.
- 세굴방지 매트
- 차수ZONE, 반투수ZONE, 투수ZONE, 표면사석, 표면차수벽

LUGEON
- 10Q /PL, 10kg/cm2, 1m, 10분 동안 통과하는 Quantity (liter)

소음과 진동이 중요해지는 시대적 흐름에 따라
그리고 TBM 을 사용하기에는 돈도 많이 들고 기계적 경험이 적거나 Vendor 에 너무 끌려다니는 경향이 있기 때문에,
발파 공법의 단점을 최소화 하기 위한 제어 발파는 계속해서 발전하고 있다고 볼 수 있다.

제어발파

Smooth Blasting (Cushion Blasing), Line Drilling, Pre-Splitting , Complex Blasting

SB : 약장약, 좁은 간격 (누두지수 R/W <1), 여굴이 적고, 굴착면 확보가 가능해짐.
LD : 우선 천공, 여굴 최소화, 천공비 발생, 효과는 의문. 천공에 공기가 많이 소요됨.
PS : 막장면(암반면) 우선 공략. 여굴 최소화. 막장면 확보 용이.

Decoupling Index (디커플링지수)
- 부분장약계수로 보며, 충격을 완화시키기 위함.
- 직경에 의한 지수, 체적에 의한 지수
- 클수록 공벽 응력이 감소
- 전체적인 압력 유지 가능
- SB : DI 1.5~2, 경암일수록 크게, 나머지는 작게
- 공경 = 발파공 직경 / 폭약 직경
체적 = 발파공 체적 / 폭약 체적

- 폭발력이 직접 주변 암반에 전달되지 않도록 관리하고, 부분장약을 적용하기 위하여, 제어발파를 위하여 (충격 완화 효과, 화약 에너지 흡수)

- 2.5인 경우 일정 압력이 유지된다. (1:1 로 충격파 전달)

시험발파 : 시험발파를 통해 비산상태, 장약의 적정성 판단, 누두지수. 그에 따라 장약량을 조절할 수 있음.

유선망, 등수두선, 유로를 따라 물의 흐름
동수경사에 따른 파이핑 검토
등 흙막이에서 자주 사용되는 수두차와 수압관련 내용의 근간은 이 2차원 흐름방정식의 가정하에서 출발합니다.

2차원 흐름방정식 (유선망)

1) 가정사항
A. 비압축성 : 흙/물을 비압축성으로 가정 (흐름에 따라 압축이나 팽창이 발생함.)
B. 균질성 : 균질함으로 가정 (실제와 달라 지지력 등에서 안전율을 고려함.)
C. 등방성 : 모든 방향에 대해 일관성이 있음.
D. 모세관 : 모세관 현상이 발생하지 않는다.
E. 포화 : 공극이 포화되어 있다.
F. DARCY’S LAW : V=ki
G. 질량불변의 법칙 (연속성의 법칙) : 유출량과 유입량이 같은 정상상태의 흐름.

라플라스 방정식 : 유입/유출의 합. V=ki, dxdydz=1, Kx=Kz (등방)

2) 2차원 흐름 : 흐름이 평면에서 유선들로 규정될 수 있는 흐름.
A. 1차원과 다른 점 : 1차원은 단순한 정수압에 의한 흐름. 방향성 고려됨.
B. 포화된 경우. 물의 흐름에 따라 체적변형 발생. 공급없이 빠져나가기만 하면서 체적 감소 : 압밀 (간극비는 변수)
C. 간극비, 포화도 일정한 경우 : 정상상태

3) 투수계수 : 간극비 커질수록 커짐, 흙입자 커질수록 커짐, 점성계수 클수록 작음, 표면적 클수록 작아짐, 유효입경 클수록 커짐. (다양한 공식)

4) 수두손실 : 수두차/수두손실단계수(Nd)

5) 층류 : 층을 이루어 흐르면서 층이 붕괴되지 않는 흐름. 유선을 따라 흐른다는 가정. Re=VD/v=500 이하 (개수로,. 관수로는 2000, 레이놀즈 수)

6) 정류 : 시간의 흐름에 따라 유량이 일정한 흐름, 부정류 : 시간의 흐름에 따라 유량이 변화하는 흐름 (실제 하찬과 유사, 상사시험에서는 밸브를 통한 유량 조절로 시험.) 부정류 상태에서 최대세굴심도가 큰 값으로 나타나며, 짧은 시간이더라도 강우강도가 큰 호우가 급격한 수위 상승을 유도하는 경우 세굴심도가 더 증가됨을 확인할 수 있다.) Steady / Unsteady 로 표현 함.

터널에도 사용되고,
기본적인 진동은 엔지니어에게 풀기 어려운 숙제이면서 답답한 숙제이다.

주요 원인은 진원일테고 그것을 잡아주는 댐퍼나 구조물의 구조의 문제가 있을 수 있다. 그렇게 쉬운 문제라면 보강을 하거나 다른 더 좋은 댐퍼를 설치하거나 운전 방식을 변경하여 온도나 압력을 조절하는 법이 있을 수 있겠다.

하지만 보통의 문제는 원인은 모르는데 떨리고 흔들리고 하는데 있다. 정말 Rule of Thumb 이나 Try and Error 만이 유일한 방법.

1. 측정
- 진동을 측정하는 것은 여러가지 방법이 있지만 속도를 이용하여 기준치에 들어오는지 확인하는 방법이 있다. (mm/s RMS, root mean squre, 평균제곱근)
- 운동량은 질량과 속도의 곱으로 구하기 때문에 구조물의 운동하는 속도를 알아내어 그 영향을 판단하고, 그에 따라 속도 기준을 두어 진동을 관리한다.
- 국내 기준은 문화재 0.2 kine(cm/s), 주거지구 0.5, 콘크리트 4 이상 등으로 관리하고
- DIN4150-3 (1999) 에 따르면 상업용 건물 10mm/s, 주거지구 5, sensitive 관련은 2.5 로 국내와 비슷한 것을 확인할 수 있고,
- 다른 참고자료는 속도와 진동수(Frequency, Hz, f=1/T) Table 화 하여 Problem, Concern, Acceptable 단계로 나누고, 진동수가 클수록 같은 속도에서도 인정할만한 진동으로 볼 수 있다.

2. 분석 및 보강
- 최소화 하는 것을 목표로 속도가 크고 진동이 큰 부분을 찾아 보강을 하고 (bracing 등) 지속적인 측정을 통해 (휴대용 진동 측정기 등) Limit 안으로 관리되고 있는지 확인할 필요가 있다.
- 발생하는 진동의 크기가 실제 Sway 범위 안에 들어오는지도 확인이 필요하며, 각종 보강을 통해 진동을 줄이는 방안을 선택하고 지속적으로 시도해야 한다.

소음은 야간은 50dB 이하로 관리 낮에는 학교지역만 65, 나머지는 70까지 가능.

Rankine 토압
1. 가정사항 : 소성평형이론, 내부응력평형, 배면 마찰각 무시, 토압은 지표면과 평행하게 적용
2. 주동토압은 과다, 수동토압은 과소 : 안전측
3. 주동토압선 45+pi/2, 수동토압선 45-pi/2

Coulomb 토압 (쿨롱)
1. 외적평형을 고려
2. 가정사항 : 가성파괴면 내의 쐐기를 강체로 가정.
3. 벽면의 마찰 고려 (배면 마찰각 고려)
4. 중력식 옹벽, 저판이 작은 경우에 적합, 배면 경사가 내마각보다 크면 불가

보강토 옹벽의 원리 : Mohr Circle 활용. 수평응력이 보강재 강도만큼 감소하면서 Mohr Circle 이 커짐. 내부 마찰각 증대.

지반안정해석이론
(사면이든, 절취 후든, 성토 후든 어떤 접근 방식으로 해석을 할지에 대한 접근 방식, 차이는 간극수압의 측정, 고려여부)

- 전응력 해석 : c,pi 를 이용. 간극수압을 고려하지 않음.
1. 시공이 압밀보다 빠른 경우.
2. 과잉간극수압이 소산되기 전
3. 단기 안정해석 (시공 중, 시공 직후)
4. 비배수 전단강도 활용.
5. 일축압축, 삼축압축, 베인시험

- 유효응력 해석 : 배수시험, 간극수압측정(피에조미터)
1. 압밀이 진행된 경우, 과잉간극수압이 소산되고 있는 경우
2. 장기안정해석
3. 압밀배수시험
4. 사면안정해석, 수위급강하
5. 간극수압 측정이 가능한 경우 유효함.

- 시험방법
: 설계하중이 선행하중보다 크면 UU test 필요. (큰 하중에 작은 전단강도가 얻어져 안전측 설계)

강도 : 재료가 가지는 최대 응력. 이것이 넘어 파괴가 되지 않도록 안전율을 관리하거나, (강도감소계수) 0.6 등의 허용응력을 정하여 응력이 그 안에 머물도록 관리함.
강성 : 응력 변형률 곡선에서 기울기를 의미하며, 항복이 되기 전까지의 탄성을 유지하는 상태를 강성이라 할 수 있음.

Mohr-Coulomb 파괴포락
- 등방이면 발생하지 않을 파괴가
최소/최대 주응력의 차이에 따라 발생
-> 전단강도를 벗어나면 전단파괴

- 삼축압축시험으로 원을 그림. (점성토, UU,CU,CD)
기본적으로 현장의 상황과 동일하게 만들어 조건에 맞는 시험을 하기 위함임.
A. UU : 비배수, 비압밀, 간극수압 X, 성토가 간극수압 소산보다 빠른경우/댐의시공직후, pi 없음. Cu=qu/2. 직선 나옴. 선행하중 이상의 설계하중이 전달되는 경우 안전측 설계를 (직선이라 기울기가 있는 것들보다 작은 전단강도를 얻음.) 하는 경우 활용됨.
간극수압이 다 받고 있는 상태이니 압밀에 대한 전단강도 무시.
B. CU : 압밀 비배수. 추가성토나 선행압밀/댐의수위 급강하. c, pi 계산, 간극수압 측정가능. 압밀중에는 배수, 압축 시 비배수. 강도증가율 산정가능.
C. CD : 압밀 배수, 느리게. 사질토. 간극수압이 사라짐. 간극수압을 따로 측정하여 고려하는 유효응력해석 시 사용됨. 팽창관련 사용, 사면안정 등에 사용. 시간이 오래걸림. (점토에 적절치 않음.)

- 직접전단시험 (사질토, 점성토는 배수문제로 활용안함) : c, pi 계산. (파괴 시 수직력/전단력 확인.)
- 일축압축시험 : qu 계산
- Cu = qc/10 = qu/2 = N/16

사질토 Dilatancy : 힘이 가해졌을 때,
조밀-체적증가-간극비증가,간극수압감소
느슨-체적감소-간극비감소,간극수압증가

조밀 : 융기현상
느슨 : 액상화와 연결가능.

생각하고 연결하고 주제 주제 들을 함께 떠올려서 주의사항, 활용 등을 묶어 나가는 것이 중요.

거꾸로 가봅시다.

탄성계수
- 많은 공식 들이 있습니다. N 치를 이용한 탄성계수 계산 (흙의 특성에 따라 다른 계수들이 곱해짐. DAS 책에도 나와 있음.) Loose Soil 은 10000 정도부터 Gravel, Sand 는 150,000 까지도. E(kN/m2) = 766 N
- 탄성계수의 활용. 침하는 탄성침하-1차압밀-2차압밀로 나뉘는데, 그 중 탄성 침하를 계산할 때, pressure 를 탄성계수로 나누고, 각 깊이별 영향범위, 계수를 곱하여 침하량을 계산할 수 있습니다. Schmertmann 의 계산 방식.
-

지반반력계수
- K30, K40, K75 등의 plate 를 이용한 평판재하시험(PBT) 에서 하중-침하곡선을 그린 후 기울기를 지반반력계수 (Subgrade Reaction Coefficient) 라고 합니다. (kg/cm3) 40 x Fs x N 으로도 계산을 하기도 합니다. (kN/m3)
- 평판재하시험은 해당 영향범위가 크지 않지만, 시험이 간단하고, 하중의 3배까지 재하할 수 있다는 장점이 있습니다.
- 수평반력계수는 0.2~0.5 정도로 고려합니다.
- 탄성계수와의 비교 : 탄성 거동을 표시하는 지표가 되지만, 탄성계수는 일정한 값, 지반반력계수는 같은 지반이라도 기초크기/형상/근입깊이에 따라 달라지는 특징이 있음. (하중을 가해도 그 크기와 깊이에 따라 침하량이 달라지는 것과 동일한 개념)
- 평판재하시험의 지반반력계수는 기초 폭에 따라 작아지는 공식이 제안됨. 재하판의 크기의 10배면 0.17 배 정도, 2배면 0.6 배 정도의 지반반력계수를 감소 시킨다. (더 침하가 발생한다. 크기에 따라 지반에 미치는 영향 범위와 깊이가 커지기 때문)
- 포장 설계 시 K30 관리 (노상, 아스팔트 20이상, 콘크리트 15이상)

그림도 많이 있지만
그림으로 머리 속에 이미지를 적셔놓고
글을 읽으면서 하나씩 재생하며 자기 것으로 만들어 내면 그것이 오래 기억되게 하는 법-!

현장타설말뚝
- Casing : All casing, PRD

- Non casing : RCD, Earth Drill
- 시공순서 : Guide Beam – Casing 설치 – 굴착 – 슬라임처리 – 철근삽입 – 콘크리트타설 – Casing 인발

- Guide Beam : 측량에 유의, 지면의 편평성 확인. 필요에 따라 용접/고정장치 활용.
- Casing 설치 : Casing 우선 압입. 수직도 확인.
- 굴착 : Auger 가 Casing 보다 앞서 나가지 않도록 유의 (선단교란, 철근망 처짐 방지, PRD), Air Pressure 를 25~50% 만 적용하여 선단부 교란 방지. (슬라임 제거) 최종 굴착 50cm 이전 멈추고 나머지는 Air 를 이용한 마무리.
- 슬라임처리 : Casing 없는 경우 공벽 유지 (필터 케이크), 있는 경우 선단부 안정액 사용 (침하, 부상)
- 지하수 처리 : 보일링 현상 발생 – 철근부상 발생. 수중콘크리트 타설(수중불분리성 혼화제 사용, 응결지연제를 이용한 슬럼프 큰 콘크리트), 주수공법, 부상방지 철근 등.
- 철근삽입 : 링모양 Spacer 사용, 부상방지철근, O-cell 삽입 (필요에 따라)
- 콘크리트 타설 : 트레미관 사용, 최초 깊이에서 1.5m 이하로 관리, 1~2m 잠겨서 타설될 수 있도록 관리. 10분당 2m 타설. 트레미관이 철근과 충돌되지 않도록 관리. 재료 분리 일어나지 않도록 관리.
- Casing 인발 : 천천히 인발.
- 시험을 위한 PVC 삽입 (Crosshole Sonic Log)

흙막이 공사 중 슬라임 처리와 관련된 디샌딩에 대해서 적어봅니다.
그리고 안정액(그라우팅, 실리케이트) 등에 대해서도 간략히.

1. 목적
- 흙막이나 현장타설말뚝에서 굴착 후 연약한 선단부나 많은 양의 슬라임을 제거하기 위한 방법.

2. 시공순서
- 흙막이 굴착
- 장비 준비 (Desander, Slurry Tank, Pump, Bentonite 관련장비)
- Suction 및 치환, 벤토나이트 주입

3. 시공 시 유의사항
- Suction Pump 용량 및 Standby 보유
- 모래 함유율 기준을 정하여 (5%) 그 이하가 될 때까지 치환. 육안으로 불순물을 확인하여 품질검사.
- 분리/분산제를 첨가하여 슬라임과 벤토나이트를 분리하여 재사용
- 디샌딩 후 2차 처리로 에어리프트, 수중펌프, 흡입펌프 등을 사용하여 마무리 처리함.

안정액 : 굴착 옆면이 침투 등에 의해 교란되지 않도록 하는 필터케이크 현상을 만들기 위한 보완재. 굴착토사를 분리시키는 치환재, 공벽이 무너지는 것을 막아줄 수 있음.
- 시험 : 비중, 유동성, pH, 사분율, 여과시험
(보통 비중 1.04~1.2, 점성 22~40초, pH 7.5~10.5, 사분율 15% 이하로 관리)
(사분율 : 스크린을 통해 부어넣은 후 남은 시료를 시험관 안에 가라앉힌 후 사분량을 기록)
- 벤토나이트(무기계), 폴리머계(유기계), CMC 등
- 메카니즘 : 점성/유동성을 조정하여 슬라임을 떠오르게 하거나, 슬라임을 빠르게 침강시키거나 할 수 있음.
- 안정(어스드릴 공법 등)인지 치환(RCD 공법 등) 인지에 따라 안정인 경우 비중을 크게, 치환의 경우 비중을 작게 한다.
- 토사가 흡입되면 안정액 기능이 떨어질 수 있어 기계적 분리, 강제 침강 등이 필요.
- 점성이 작아지면 벤토나이트 등을 추가 투입.
- 폐기가 중요 : 벤토나이트계는 0.6~0.8 비율로 폐기물 발생. 응집제를 사용하여 분리하고 물은 산성도에 따라 처리하거나, 고형화를 하여 처리할 수 있다.

암이 예상되는 구간의 지반조사는 크게 2가지로 분류한다.
해당 내용은 설계를 위한 예비조사에 해당하며,

시공 중 조사가 중요한 터널 등에서는 A 계측 (갱내조사 FM, 내공변위, 천단변위계, 지표침하계, 락볼트인발시험, 일상계측 50m 마다), B 계측 (숏크리트 응력, 지표,지중침하계, 락볼트 축력시험, 지중변위계, 대표계측 200m) 를 통해 monitoring 을 중요하게 고려하여 지보타입 변경, 숏크리트 두께 변경 등에 참고하도록 한다. 그리고 터널의 경우 인접구조물에 대한 영향 또한 관찰이 필요하다.

다시 돌아가 예비 조사의 종류는 SPT 등에 따른 시추를 통한 실내시험, 물리탐사로 나뉜다.
SPT (: Split Spoon 의 경우 교란 시료가 얻어지며, Shelby Tube 를 사용하는 경우 Undisturbed Sample 을 얻어낼 수 있다.) 를 얻어낼 수 있음.

시추조사의 경우 촘촘하게 진행하지 못하고, 원하는 곳까지 굴착이 어려운 경우가 많아 (풍화암의 경우 SPT N 50/10~50/1) Risk 가 있으며 물리탐사는 지속적으로 방법들이 개발되고 있다고 볼 수 있다.

직접조사 = 시추조사 = 공내재하시험 = 실내시험

간접조사 = 물리탐사 = 비파괴검사 = 지표지질조사

물리탐사 : 중력, 전기비저항, 탄성파 등 이용
- 지표탐사 : 지표면에 센서를 설치하여 물리적 특성을 측정하여 역산
- 물리검층 : 시추공 내 probe 삽입. BIPS, BHTV
- 시추공탐사 : 시추공 사이를 이용. TSP

1. 지표탐사 : 굴절탄성파, 반사탄성파 (암반분류, 지보패턴, 연약대파악), 전기비저항(Electrical Resistivity), GPR (전파를 이용한 지장물조사, 이론상 10m, 주로 1~3m, 빠른 속도도 가능.)

2. 시추공탐사 : Downhole, Crosshole test, (동탄성계수 획득) Tomograph

3. 물리탐사 : BHTV, BIPS, 전기비저항시험, 음파, 방사능
- BHTV : Bore Hole TeleViewer. 초음파 주사. 심도별 주향과 경사 등 공내정보 확인. 공내수 필요. 탁해도 됨. 분석에 전문성이 필요함.
- BIPS : Borehole Image Process System. 사진을 찍어서 절리면을 관찰. (절리면 간격, 주향과 경사, 불연속면 여부 확인), 공내수가 있어도 되나 나공이 좋고, 깨끗하게 유지 필요.)


TSP : Tunnel Seismic Prediction,

터널 내 단층이나 불연속면에 반사된 탄성파 신호분석. 수진기를 깊이 위치시켜 표면파의 영향을 최소화.

터널 측벽의 측선을 따라 수진공과 발파공을 천공 -> 수신기 설치 -> 소량의 화약, 발파 -> 수진기 하나, 발파공 여러개.

실제 막장 관측(Face Mapping) 하면서 비교할 필요. 조합하여 지보타입 선정 필요.



선진수평보링 : 전방 지반상태 파악. 수평 선진 시추로 시료채취, 코어로부터 파쇄대, 연약층 경계 확인.

보너스로 주향과 경사

주향 : 불연속면과 수평면의 교선. N40E = S40W (북에서 동으로 40도 각도)
경사 : 불연속면의 각도 (각도 표기)
경사방향 : 수평면에 투사하여 북쪽에서 시계방향으로 잼 (각도 표기)
불연속면의 방향성을 파악하여 설치될 구조물의 안정성을 파악하고 분석함.