암반 투수평가시 투수계수를 사용하지 않고 루전값 활용이유를 공학적으로 설명해주세요

암반과 일반 흙 소재의 투수성을 지반공학의 시각에서 비교할 때, 몇 가지 핵심적인 차이점을 이해해야 합니다. 투수성은 물이 토양이나 암석을 통해 이동하는 능력을 말하며, 이는 재료의 구성, 구조, 공극률 및 공극의 연결성 등에 의해 결정됩니다.

1. 구성 및 구조의 차이:

   • 암반: 암반은 고체의 암석으로 이루어진 자연 발생 재료입니다. 암반의 투수성은 크게 절리, 균열, 결함 같은 불연속면에 의해 지배됩니다. 매우 조밀한 암석 자체의 투수성은 일반적으로 매우 낮지만, 이러한 불연속면을 통해 물이 이동할 수 있게 됩니다.
   • 일반 흙: 흙은 입자가 비교적 느슨하게 연결된 자연 발생 재료로, 물의 이동은 공극과 입자 사이의 공간을 통해 발생합니다. 흙의 투수성은 공극률, 입자 크기 및 분포, 그리고 공극의 연결성에 직접적으로 영향을 받습니다.

2. 공극률 및 공극의 연결성:

   • 암반에서는 공극률 자체보다는 불연속면의 발달 정도가 투수성을 결정하는 주요 요소입니다. 균열이나 절리가 잘 발달한 암반은 높은 투수성을 가질 수 있습니다.
   • 반면, 일반 흙에서는 공극률과 입자 간 공극의 연결 정도가 투수성에 직접적인 영향을 미칩니다. 공극률이 높고 입자 간 공극이 잘 연결된 흙(예: 자갈, 모래)은 높은 투수성을 가지고, 반대로 입자가 작고 공극 연결성이 낮은 흙(예: 점토)은 낮은 투수성을 보입니다.

3. 수리학적 특성의 변동성:

   • 암반의 투수성은 절리나 균열의 분포와 방향성에 의해 공간적으로 매우 변동성이 큽니다. 이는 암반 내에서 물의 이동 경로가 매우 비균일할 수 있음을 의미합니다.
   • 반면, 일반 흙의 투수성은 상대적으로 더 균일할 수 있으며, 흙의 종류와 밀도에 따라 좀 더 예측 가능합니다.

4. 이방성:

   • 암반은 매우 강한 이방성을 나타낼 수 있습니다. 이는 균열이나 절리의 방위에 따라 물리적 특성이 방향에 따라 다를 수 있음을 의미합니다.
   • 흙도 이방성을 나타낼 수 있지만, 일반적으로 암반보다는 완만합니다. 흙 내 입자의 배치와 구조에 따라 투수성이 달라질 수 있지만, 암반에서 보이는 뚜렷한 이방성 정도까지는 이르지 않습니다.

결론적으로, 암반과 일반 흙의 투수성 차이는 이들의 구성, 구조, 공극의 특성 및 연결성에서 기인하며, 이는 지반공학적 설계 및 시공 시 고려해야 할 중요한 요소입니다.

지반공학에서 침투수압과 침투력은 지반 내 물의 움직임과 관련된 중요한 개념이지만 서로 다른 의미를 가집니다. 이 두 용어의 차이점을 명확히 이해하는 것은 지반의 안정성과 관련된 문제를 해결하는 데 있어 중요합니다.

침투수압 (Pore Water Pressure)

침투수압은 지반 내 포화된 부분의 물에 의해 발생하는 압력을 의미합니다. 지반의 공극 내에 존재하는 물이 주변의 고체 입자에 가하는 압력으로, 공극수압이라고도 불립니다. 침투수압은 지반의 강도와 안정성에 직접적인 영향을 끼칩니다. 특히, 지반 내 물의 압력이 증가하면 흙 입자 사이의 접촉력이 감소하여 지반의 강도가 낮아지고, 이는 궁극적으로 지반의 침하나 측방압력 증가, 사면 붕괴와 같은 문제로 이어질 수 있습니다.

침투력 (Seepage Force)

침투력은 물이 지반을 통해 이동하면서 지반 입자에 미치는 힘을 말합니다. 지반의 공극을 통해 물이 이동할 때 발생하는 벡터량으로, 이 힘의 방향과 크기는 물이 이동하는 속도와 방향에 의해 결정됩니다. 침투력은 특히 포화된 지반에서 중요하며, 사면 안정성 분석이나 지하수 유동 문제를 다룰 때 고려되어야 합니다. 지반 내부를 통해 물이 이동할 때 침투력이 지반 입자를 밀어내거나 끌어당기는 힘을 가하여 지반의 내부 마찰력을 감소시키거나 이동을 유발할 수 있으며, 이는 구조물의 안정성에 영향을 줄 수 있습니다.

비교

• 정의: 침투수압은 물의 압력에 대한 개념이며, 침투력은 물의 이동으로 인해 발생하는 힘에 대한 개념입니다.
• 발생원인: 침투수압은 지반의 공극 내 물에 의해 발생하는 반면, 침투력은 물의 이동(침투)에 의해 발생합니다.
• 영향: 침투수압은 지반의 강도와 안정성에 직접적으로 영향을 미칠 수 있으며, 침투력은 지반 내 물의 이동으로 인해 지반 구조물의 안정성을 저하시킬 수 있습니다.
• 관리의 중요성: 지반공학에서는 이 두 요소를 모두 고려하여 지반 구조물의 설계와 안정성 분석을 수행합니다. 지반 내 물의 압력과 이동을 적절히 관리하는 것이 안정적인 지반 구조물을 유지하는 데 있어 중요합니다.

요약하자면, 침투수압과 침투력은 지반 내 물과 관련된 다른 현상이며, 이 둘은 지반의 거동과 안정성에 서로 다른 방식으로 영향을 미칩니다.

도심지 중앙을 통과하는 하천 제방의 붕괴는 다양한 원인에 의해 발생할 수 있으며, 그 원인을 추정하고 그에 대한 적절한 누수 조사 방법 및 대책을 세우는 것이 중요합니다.

붕괴 원인 추정

1. 침식: 하천 제방의 가장 흔한 붕괴 원인 중 하나입니다. 지속적인 물의 흐름에 의해 제방의 내부나 기초가 침식되어 약화될 수 있습니다.
2. 누수: 제방 내부로의 지속적인 물의 누수는 내부 침식을 일으키고, 공극수압을 증가시켜 제방의 안정성을 저하시킬 수 있습니다.
3. 제방 소재의 약화: 제방을 구성하는 재료의 약화 또는 품질 저하로 인해 붕괴 위험이 높아질 수 있습니다. 이는 부적절한 유지관리 또는 오래된 제방 구조에서 자주 발생합니다.
4. 과도한 하중: 도심지 내에서 증가하는 표면 하중(건물, 차량 등)이 제방에 더해져 추가적인 스트레스를 유발하여 붕괴를 초래할 수 있습니다.
5. 지진: 지진으로 인한 진동이 제방의 기초와 구조물을 약화시킬 수 있으며, 특히 액상화 현상이 발생한 지역에서는 제방 붕괴 우려가 높아집니다.

누수 조사 방법

1. 시각적 조사: 균열, 침식 또는 소성류 등의 징후를 찾아보는 가장 기본적인 방법입니다.
2. 침투시험: 제방 또는 주변 지역에 물을 주입하고, 누수율을 측정하여 제방 내의 누수 위치와 크기를 판단합니다.
3. 전기비저항법: 지표나 지하의 전기 저항 차이를 이용하여 누수 지점을 탐지합니다. 물이 있는 곳은 전기 저항이 낮기 때문에 이를 이용하여 누수 지점을 찾을 수 있습니다.
4. 지반투과레이더(GPR): 전자기파를 이용하여 누수 지점이나 구조적 문제를 탐지합니다.

대책

1. 침식 방지: 제방의 내외부를 보호하기 위한 차수벽 설치, 식생 보호 매트 또는 돌 축제 등 침식 방지 조치를 시행합니다.
2. 제방 강화: 제방에 더 강한 재료를 사용하여 보강하거나, 내부에 차수벽을 설치하여 누수를 방지합니다.
3. 배수 시설 설치: 제방 내부의 과도한 수압을 완화하기 위해 제대로 된 배수 시스템을 설치하여, 수압에 의한 제방의 압력을 줄입니다.
4. 정기적인 유지보수 및 모니터링: 제방의 상태를 정기적으로 점검하고, 필요에 따라 즉시 보수 작업을 실시합니다. 모니터링 시스템을 통해 제방의 상태를 지속적으로 추적합니다.
5. 비상 계획 수립: 제방의 붕괴나 누수 발생 시 신속히 대응할 수 있는 비상 계획을 수립하고, 해당 계획을 정기적으로 점검하고 업데이트합니다.

제방의 누수 및 붕괴 문제는 복합적인 요인에 의해 발생할 수 있으므로, 다각도에서의 접근과 종합적인 관리 전략이 필요합니다.