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급경사지 옹벽 및 석축의 붕괴(손상) 유형

하이드로프트 — Tue, 15 Jul 2025 11:11:05 +0900

급경사지 옹벽 및 석축의 붕괴(손상) 유형

옹벽은 흙막이 구조물로써 비탈면처럼 붕괴유형을 보이지 않고 구조물을 구성하는 요소들이 부분적으로 손상이나 결함의 형태로 나타나고 손상이나 결함은 한 가지 원인에 의해서 발생하는 것이 아니라 발생한 현상과 원인의 복잡한 조합에 따라 손상패턴을 달리한다.

1. 콘크리트 옹벽 손상

콘크리트 옹벽에서 발생하는 손상의 종류는 실시하는 안전점검 및 정밀조사 등의 유지관리 과정에서 발견할 수 있는데 구조물 침하, 구조물 전도, 구조물 활동, 콘크리트 파손 및 손상, 콘크리트 마모 및 침식, 콘크리트 열화, 콘크리트 균열, 세굴, 배수공 불량 등으로 구분할 수 있다.
구조물 침하는 옹벽구조물이 시공위치에서 수직방향으로 가라앉는 현상으로 정의할 수 있으며 침하가 부분적으로 발생하는 경우에는 인접한 블록간의 단차를 육안 또는 측정 장비를 활용하여 확인할 수 있다.
침하의 주원인은 기초지반의 압밀침하, 부등침하, 기초의 세굴 등이며 옹벽 하단 기초지반의 전단파괴에 의해서도 발생할 수 있으며 주로 전도와 활동과 같은 외적 변형과 침하의 형태에 따라 콘크리트 구조체의 균열을 수반하는 것이 특징이다.


침하발생 모식도

옹벽배면 지반침하

구조물 활동은 저면활동과 원호활동으로 구분되며 저면활동은 작용하는 토압의 수평분력에 의해서 토압이 작용하는 방향으로 활동하려는 것을 말하는데 이 경우 기초지반의 저항력(자중+마찰력)이 부족하면 옹벽은 전체적 또는 부분적으로 이동이 발생하며, 그 정도가 심각할 경우 배면지반의 침하 및 변형의 주된 발생 원인이 될 수 있다.
저면활동 시 토괴는 주동 상태에 있으며, 발생형태는 주로 전면으로 이동하는 형태를 나타낸다.
원호활동은 저면활동과는 관계없이 지반의 전반적인 전단파괴로 인해 아래와 같은 파괴형태를 나타낸다.


저면활동	원호활동

구조물 전도는 기울기의 개념으로 옹벽이 설계 시 또는 준공시보다 기울어지는 현상으로서 일반적으로 침하를 동반하여 발생하며 경사가 심해지면 옹벽의 전도에 대한 안정성에 문제가 발생할 수 있다.
전도 발생원인은 지반의 침하, 기초의 세굴, 뒤채움 토사에 과도한 토압, 과도한 상재하중, 기초 마운드의 산람이나 옹벽하단의 전단파괴 등에 기인하여 주로 발생한다.

옹벽의 전도

세굴은 기초지반이 유실된 현상으로 기초지반의 지지력 저하와 수동토압의 감소로 침하, 전도, 활동 등의 외적안정성에 크게 영향을 미치는 결함 항목이며 특히, 하천옹벽과 같이 전면부 기초지반의 침투가 가능한 경우에 발생 가능성이 높으므로 특별한 관리와 주의를 요한다.

기초부 세굴

옹벽 기초부 세굴 상태 및 흔적

콘크리트 파손 및 손상은 지속적인 외력의 작용이나 과도한 충격에 의해 발생하는 결함으로 구조부재의 주요부가 부서지거나 파손되는 등 눈에 띄는 형상의 변화를 수반하며 이에 따라 구조부재의 안정성과 사용성을 심각하게 저하시키며 구조적인 기능을 회복시키기 위해서는 근본적인 보강이 필요하다.
파손으로 분류될 수 있는 결함의 형태는 옹벽의 전면부가 깨진 경우, 철근이 휘거나 부러진 경우 등으로 주원인으로는 낙석이나 차량의 충돌, 비탈면이나 토류벽 구조의 파괴로 인한 과도한 변위, 지진 등을 들 수 있으며, 파손의 크기는 영향부위의 최대치수(깊이, 폭, 변위 등)로 표시한다.
손상은 콘크리트 부위가 유실되었으나 철근의 노출이 없이 콘크리트 덮개의 손상만 발생한 현상으로 콘크리트 표면이 충격으로 거칠어진 상태에 있는 것으로 구분할 수 있다.
충격손상의 발생 원인은 낙석 및 기타 구조물의 충돌 등이며, 구조적 영향은 크지 않으나 콘크리트 덮개의 감소로 인해 철근의 부식이 촉진될 수 있다.
콘크리트 균열의 종류는 과응력 균열, 일반균열, 부식균열 등으로 구분되며, 과도한 외적하중이 작용한 결과로 발생하는 균열인 과응력 균열은 건조수축이나 온도변화에 의한 균열과는 달리 보통 직선으로 발생한다.
과응력 균열의 발생 원인으로는 시공 중 과하중 또는 설계오류나 상세 설계의 잘못으로 발생할 수도 있다.

옹벽 손상

일반균열은 다양한 원인으로 발생하고 경우에 따라 다르나 원인이 불분명한 것들이 많으며, 철근배근 오류, 건조수축, 온도변화 기후작용 및 화학작용 등으로 발생한다.
균열폭은 0.5mm 보다 작고 온도에 따라 변하며, 크기는 균일의 길이 및 폭으로 나타낸다.
일반균열로 야기되는 구조적인 영향은 크게 심각하지 않으나 구조물의 내구성 저하를 유발한다.
부식균열은 철근의 부식과 같은 화학작용에 의한 부식철근의 팽창으로 콘크리트가 쪼개지는 균열이며 부식된 철근을 따라 주로 발생한다.
균열폭은 최대부식 위치에서 가장 크고 끝으로 갈수록 폭이 줄어져 사라지고 균열 위치에서 적색, 주황색 또는 갈색의 부식 부산물이 종종 관찰되며 부식균열의 크기 역시 길이 및 폭으로 나타낸다.
부식균열이 구조적으로 미치는 영향은 일반적으로 크지는 않지만 철근의 단면 손실과 관련된 구조적인 기능저하를 유발할 수 있고 내구성의 저하를 야기한다.


균열발생형태

전면부의 종방향 균열	전면부의 횡방향 균열

옹벽 배수공 불량은 우기 시 배면부의 토압 증가를 야기시켜 옹벽의 안전성에 크게 영향을 주는 경우가 있으며, 옹벽 배수공 불량 유형은 뒤채움 흙의 유출이 없는 아주 양호한 상태, 뒤채움 흙의 유출이 부분적으로 일어나 배수의 원활한 흐름에 영향을 주는 보통의 상태, 뒤채움 흙의 유출로 인해 배수공이 완전히 막혀 옹벽 배면부의 과도한 수압증가를 초래하여 옹벽의 안전성에 큰 영향을 조는 불량한 상태로 구분할 수 있다.


배수공 상태에 따른 판단기준	배수공 불량 상태

콘크리트 열화는 공기 중의 배기가스가 녹은 물 또는 유해한 성분을 포함한 침투에 의해 상당한 깊이까지 변질하여 강도저하를 일으키는 현상이다.
열화를 유발하는 가장 큰 원인은 배기가스 및 유해수는 시공이음부 뿐만 아니라 콘크리트 자체에 배기가스 중에 함유된 아황산가스가 녹은 물(습기)이 침투함으로 인해 상당한 깊이까지 침투하여 여러 가지 손상의 원인이 되며 강산성의 유해수가 침투하는 경우에는 주로 재료가 시멘트 경화체인 콘크리트를 쉽게 열화하게 한다.
따라서 열화현상에 의해 박리, 박락, 백태 등과 같은 결함을 초래함과 동시에 외력에 대한 저항력을 감소하게 된다.

콘크리트 열화

2. 보강토 옹벽의 손상

보강토 옹벽의 손상종류는 앞서 전술한 콘크리트 옹벽의 손상종류와 유사한 구조물의 침하, 활동, 세굴, 전도 등이 있으나 전술한 바와 같아서 생략한다.
다만 전면판, 전면블록 등 전면부의 손상 및 균열, 유실 및 이격, 배부름에 대하여 기술한다.
전면부의 손상은 지속적인 충격이나 과도한 충격에 의해 발생하는 결함으로 구조부재의 주요부가 깨지거나 망손 되는 등 눈에 띄는 형상의 변화를 수반하고 이에 따라 구조부재의 안전성과 사용성을 심각하게 저하시키며 구조적인 기능을 회복시키기 위해서는 근본적인 대책이 필요하다.
파손의 발생 원인으로는 낙석이나 차량의 충돌과 같은 외적충격, 비탈면이나 토류벽 구조의 파괴로 인한 과도한 변위로 구조적인 안전성 상실, 과도한 정적 하중, 지진 등을 들 수 있고, 파손이 발생하는 위치는 일반적으로 최대하중이 작용하는 위치나 응력이 최대로 발생하는 위치이다.
전면부의 균열은 옹벽의 외적·내적 요인에 의해서 발생되며, 보강토 옹벽에서의 균열발생 원인으로는 재료적 결함 또는 배면지반의 하중증가로 인한 발생 및 전면판의 연직하중에 대한 저항으로 추정할 수 있다.


전면부의 균열	전면부의 파손


전면부의 균열	전면부의 파손

전면판의 유실은 보강토 옹벽 전면판 일부가 유실된 현상으로 육안으로 확인할 수 있고, 전면판의 이격은 전면판이 안쪽으로 밀려들어갔거나 주위블록에 비해 내려앉은 현상으로 인해 블록간의 간격이 벌어진 현상으로 이러한 현상은 국부적인 집중하중이나 배면지반 또는 기초부의 부등침하에 의해서 일어날 수 있다.
이런 경우에는 지속적인 관찰을 통하여 이격이 진행되는지를 확인해야 그 발생원인을 알아낼 수 있으며 그에 따른 조치를 취할 수 있다.
전면판의 유실이 발생할 경우 배면지반의 이동을 방지하기 위하여 전면판과 연결된 보강재의 인장력 저하가 발생하여 본래의 기능을 발휘하지 못할 수 있으므로 결함이 진행되지 않도록 신속한 보수조치를 실시하여야 한다.


전면판의 유실	전면판의 이격


전면판의 유실	전면판의 이격

전면부의 배부름은 과도한 집중하중, 지반의 측방유동 또는 보강재의 국부적인 파단 및 마찰력 저하 등의 복합적인 요인으로 인해 옹벽의 전면부가 전체적 또는 부분적으로 전면으로 부풀어 오르는 현상으로 벽면의 변형으로 인해 상부지반의 침하를 유발할 수 있다.
보강토 옹벽의 특성상 보강재의 허용응력 이하의 변형이 발생되었을 경우에는 전체적인 인장성에는 큰 지장이 없으나, 그 이상의 변형 또는 지속적으로 변형이 발생하는 경우에는 즉각적인 보수·보강 조치가 실행되어야 한다

전면부의 배부름 현

3. 석축의 손상

석축의 구조적 특성은 단일재료의 연속적은 구성으로 인해 중력식옹벽과 같은 자중으로 토압에 저항하는 구조물이며, 구조적 특성으로 판단할 때 석축은 중력식 콘크리트 옹벽과 유사하고, 재료적 특성으로 볼 때 보강토 옹벽과 유사하게 볼 수 있다.
따라서 석축에서 발생하는 손상의 종류 및 원인은 보강토 옹벽 및 콘크리트 옹벽에서 발생한 원인과 동일하게 취급할 수 있으므로 기술을 생략하며, 석축에서 발생하는 손상의 종류는 침하, 활동, 전도, 이격, 파손, 손상 및 균열, 유실, 세굴, 배수공 불량 등이다.

4. 돌망태 옹벽의 손상

돌망태 옹벽의 손상종류는 침하, 활동, 채움재 유실, 진행성 변형, 철망파손 등이다.
채움재의 유실은 부실시공 및 와이어 메쉬의 파손으로부터 발생될 수 있으며, 채움재의 유실로 인해 옹벽 자중 감소와 공극발생으로 인한 배면지반의 침하 및 활동저항력 감소로 인한 변형의 원인이 될 수 있다.
진행형 변형은 추가하중으로 인한 배면지반의 침하, 지반의 이완이나 높은 축조고로 인해 돌망태 옹벽 자중에 의한 변형으로 구분할 수 있고, 이러한 경우 변형은 주로 옹벽 하단부에서 발생하며, 옹벽의 수평력 증가로 인해 활동저항력 감소로 치명적인 위험요소가 될 수 있다.


자중에 의한 변형	전면부 진행선 변형

석재와 같은 중량의 재료를 일정규격의 망에 채워 하나의 중력식 지지벽을 형성하는 돌망태 옹벽에서 철망은 매우 중요한 부재중에 하나이다.
철망파손은 채움재의 유실로 이어져 침하, 변형 등의 주요 원인이 되며, 과도한 응력작용, 부식에 의한 재료의 내구성 저하 등이 원인이 된다.

철망 파손 모식도

출처 : 급경사지 관리 실무편람

급경사지 쌓기비탈면 붕괴 유형

하이드로프트 — Tue, 8 Jul 2025 14:36:03 +0900

급경사지 쌓기비탈면 붕괴 유형

쌓기비탈면은 노면수 유입으로 인하여 기반암과 성토부의 경계부가 붕괴되는 경우가 많다. 즉 암반 위에 성토를 실시한 편절편성구간에서 집중강우시 계곡부 및 노면수가 쌓기비탈면으로 유입되어 암반면 위로 지하수가 흘러 토사가 세굴 및 유실되고, 상부 토층이 유실되면서 붕괴가 발생되는 유형에 해당한다.
쌓기비탈면은 인접부에 비탈면이 붕괴된 토사나 토석류가 발생되어 유로를 차단시키는 지역 도로의 구조상 집수가 잘 되는 지역에서 붕괴발생빈도가 높다.
일반적으로 비탈면의 붕괴 형태로 알려진 암반 붕괴는 암반으로 이루어진 깎기비탈면에서 주로 발생되는 현상으로 쌓기비탈면의 붕괴 양상의 분류법에는 맞지 않는다.
일본도로협회에서는 쌓기비탈면의 붕괴 형태를 규모에 따라 구분되어져 왔으며, 이는 "얕은 성토 붕괴", "깊은 성토 붕괴", "기초지반을 포함한 붕괴"로 크게 구분된다.

1. 얕은 성토 붕괴

쌓기비탈면의 구성재료가 침식을 받기 쉬운 토양으로 구성되어 있고, 배수가 갖추어지지 않을 때에는 표면수가 집중되어 성토 표면 지반을 세굴시키고, 차츰 커다란 표층 붕괴로 진행되는 경우가 많다.
또한, 시공 직후의 강우로 인한 토사의 붕괴나, 침투수의 영향으로 팽윤·약화되지 쉽게 되는 흙을 덧붙여 시공한 경우에는 강우시에 경계부를 중심으로 붕괴가 일어나는 경우가 있으며, 이러한 표층 부분위 분괴는 성토 본체의 기능까지 영향을 미치는 일은 드물지만, 붕괴가 넓은 범위로까지 번져 보다 대규모적인 붕괴를 유발시킬 수 있다.
성토재료가 가는 모래사 화산재층 등으로 구성된 경우 우기 시 빗물에 의해 표면 침식됨에 따라 세굴 홈(gully)이 발생되며, 보통 이런 붕괴 양상은 성토면이 침식을 받기 쉬운 흙으로 구성되어 있고 배수 설비가 불충분한 경우에 발생하게 된다.
빗물의 침식으로 인해 표층활동이 생기는 경우 아래와 같은 형태로 붕괴가 발생하며, 특히 토질이 점성토이거나 사질토, 실트 등 포화도 상승으로 인하여 강도가 현저하게 저하되는 지반에서 나타나기 쉽다.
이런 붕괴 형태는 성토 내의 다짐 정도가 불균일할 때 일어나는 현상으로 성토 내부층은 잘 다져지고, 표층부는 다짐 정도가 느슨한 경우 그 경계면이 불연속면이 되어 침투된 물이 경계부에서 고이거나 성토표층부의 간극수압이 상승되어 발생하는 표층활동의 형태이다.

얕은 성토 붕괴 : 빗물의 표면침식에 의한 붕괴

얕은 성토 붕괴 : 빗물 침식에 의하여 표층활동이 생기는 경우

배수공이 토사나 유송잡물 등으로 막혀 월류된 계곡수나 도로상의 노면수가 쌓기비탈면 쪽으로 유입되어 세굴이나 붕괴가 발생되는 형태이며 이러한 붕괴 형태는 성토 재료의 종류는 거의 관계가 없으나, 침식되기 쉬운 흙일수록 붕괴에 취약한 것으로 알려져 있다.

이러한 붕괴가 발생하는 요인은 도로 선형의 급커브 지점 등 노면이 편구배가 되는 지점 또는 종단방향으로 하향 구배로 변한 지점, 특히 양쪽 조건이 중복된 노면수가 하나의 지점으로 집중되는 경우에 관찰된다.
또한 집중호우기시 성토부에 설치된 배수시설이 막히거나 성토 내 매설한 횡배수관의 단면 부족 및 배수관 막힘 현상으로 물이 월류할 경우 관찰된다.

얕은 성토 붕괴 : 노면수의 한 지점 집중이나 배수공 막힘으로 표면수가 성토면으로 유입되는 경우

2. 깊은 성토 붕괴

고함수비의 점성토로 높은 성토를 급속하게 시공했을 경우에는, 성토 내의 과잉 간극수압이 발생되어 성토의 깊은 부분부터 붕괴되거나 구성 지반이 돌출되는 경우가 있다. 이러한 붕괴는 특히 성토재료가 화산재질의 점성토로 구성될 때 발생된다.
경사진 지반 위에 성토를 한 경우에는 강우 뿐만 아니라 지반으로부터의 침투수의 영향을 받아 성토 내의 지하수위가 상승되니 때문에, 붕괴가 성토 전체로 미치는 경우도 있지만 일반적으로 기반암이 급구배를 이루고 있을 경우 유수가 침투되면 기반암과 성토재료 사이에서 활동면이 형성되게 되고 활동면이 깊을 경우 깊은 성토붕괴가 발생하게 된다.

깊은 성토 붕괴 : 고함수비 점성토 지반의 돌출

깊은 성토 붕괴 : 기반암 상단부 성토부에 활동면이 형성되는 경우

주변으로부터 지표수나 지하수 보급이 풍부한 지형 조건에 성토를 한 경우 간극수압의 상승에 의해 쌓기비탈면이 붕괴되기도 한다.
특이 아래의 좌측 그림과 같이 쌓이비탈면 상단부 깎기비탈면 쪽에서 넓고 깊은 계곡이 형성되어 있는 경우 깊은 성토 붕괴가 발생될 수 있으므로 주의가 필요한다.
또한 완전쌓기비탈면과 같이 성토부의 깊이가 굉장히 깊을 경우 지하수 상승에 의한 자유수면 형성의 영향으로 붕괴가 발생될 수 있으며, 이럴 경우 도로 자체가 완전히 파손되는 경우가 많다.

깊은 성토 붕괴 : 깊은 성토파괴를 유발하는 지형 형태와 깊은 성토재료로 구성된 쌓기비탈면 붕괴

3. 기초지반을 포함한 성토 붕괴

표층부의 풍화가 심한 급경사면 또는 지반 내에 쉽게 활동하는 토층이 발달한 비탈면(연약지반)상에 성토를 하게 되면, 지반 내에 활동면을 발생시키고 대뮤고적인 붕괴를 일으키는 경우가 있으며 연약지반 상에 시공한 성토에 발생하는 붕괴는그 전형적인 것이다.
또한, 옛 산사태지의 두부에 성토를 행한 경우에도 산사태가 재발되어 지반의 대규모 붕괴가 발생하기도 한다.
이러한 붕괴들은 모두가 그 자체 상태로 산사태가 발생할 위험성을 지닌 불안정한 비탈면상에 성토를 시공한 것이 직접적 계기가 되어 발생된 경우가 많고 이러한 붕괴 형태는 일반적으로 대규모이며, 토사가 비탈면 아래의 먼 곳에까지 이르러 큰 재해를 야기하는 경우가 있기 때문에 산사태와 더불어 충분히 주의할 필요가 있다.

출처 : 급경사지 관리 실무편람

급경사지 깎기비탈면 붕괴 유형

하이드로프트 — Mon, 7 Jul 2025 09:08:51 +0900

급경사지 깎기비탈면 붕괴 유형

깍기비탈면의 붕괴 형태는 암비탈면의 경우 평면파괴, 쇄기파괴, 전도파괴 등으로, 토사비탈면의 경우 원호파괴, 표층유실, 세굴 등으로 분류되며, 혼합비탈면의 경우 이들의 복합적인 붕괴 형태를 갖고 유지관리 측면에서 비탈면의 붕괴 발생현황을 객관적으로 파악하는 것은 매우 중요한 일이다.
현재 가장 널리 사용되고 있는 붕괴형태의 분류 방법은 'Hoek & Bray(1981)의 암비탈면 파괴유형 분류법'으로 암비탈면을 대상으로 4가지의 파괴유형을 제시하고 있다.
Heok & Bray(1981)의 암비탈면 파괴 활돌면의 형상에 따라 평면파괴(planar failure), 쐐기파괴(wedge failure), 원호파괴(circular failure) 및 전도파괴(toppling failure)의 4가지 파괴 유형을 제시하였다.
Hoek & Bray(1981)의 분류는 암비탈면의 파괴 유형을 분류하는 데 가장 널리 사용하는 방식이며, 이 중에서 평면파괴, 쐐기파괴 및 원호파괴는 연장성이 뚜렷한 하나 또는 두 개의 불연속면을 따라 미끄러짐이 발생하는 것으로, 불연속면의 길이와 간격, 그리고 상호간의 교차 형태에 따라 복잡한 활동면을 갖기도 한다.

깍기비탈면 파괴유형

[깎기비탈면의 파괴형태(Markland, 1972)]

구분	전형적인 파괴형태와 극점 분포	발생조건
원호파괴		- 토층비탈면 및 불연속면이 불규칙하게 많이 발달되어 뚜렷한 구조적 특징이 없는 암반에서 원호파괴가 발생 - 주로 풍화가 심한 암반이나 파쇄가 심한 암반에서 발생
평면파괴		- 불연속면의 주절리가 한 방향으로 발달된 암반에서 발생 가능 - 비탈면과 비탈면의 경사방향이 같고 그 주향은 유사 - 불연속면의 경사각 < 비탈면의 경사각
쐐기파괴		- 두 개의 불면속면을 따라 발생하는 암반 블록의 미끄러짐으로 인한 파괴형태 - 두 불면속면의 교선과 비탈면의 경사방향이 같고 각 절리면의 주향이 비탈면 주향과 유사 - 비탈면의 경사 > 불연속면 교선의 경사 > 마찰각
전도파괴		- 비탈면과 불연속면의 경사방향이 반대이고, 불면속면의 주향과 비탈면의 주향이 비슷 - 경사조건 90˚ - 불연속면의 경사 + 불연속면의 마찰각 < 비탈면의 경사

Varnes(1978)는 토사비탈면이 이동하는 형태, 속도 등 동 역학적 메커니즘에 따라 비탈면 붕괴를 구분하고, 지반공학적 관점에서 비탈면 붕괴 활동을 낙하, 전도, 활동, 퍼짐 및 유동 등으로 분류하였으며, 이러한 활동 형태가 2개 이상 겹치는 것을 복합활동으로 구분하였다.

[Varnes(1978)의 흙깎기비탈면 붕괴 유형 분류)

운동형태		물질의 형태
		기반암		공학적 토사
				조립질	세립질
낙하		낙반		낙석	토사 낙하
전도		암반 붕락		토석 전도	토사 전도
활동	회전 활동	소규모	암반 붕락 암반	토석 붕락 토석	토사 붕락 토사
	병진 활동	대규모	블록 활동 암반 활동	블록 활동 토석 활동	블록 활동 토사 활동
퍼짐		암반 퍼짐		토석 퍼짐	토사 퍼짐
유동		암반 흐름(깊은 포행)		토석 흐름	토사 흐름 (토사 포행)
복합		두 가지 이상의 붕괴 원리 조합

비교적 얕은 심도를 가지는 토사비탈면 파괴를 일본토질공학회(1989)에서는 파괴의 심도를 기준으로 유형을 구분하였다.
얕은 비탈면의 붕괴는 심도 및 원인에 따라서 침식(erosion), 표면붕락(suface fall), 얕은 활동(shallow slide), 중간 깊이 활동(medium depth slide) 및 깊은 활동(deep slide)으로 분류된다.

[일본토질공학회 토사비탈면 파괴 심도에 따른 파괴 유형 분류]

파괴 유형	특징
침식(erosion)	- 유수에 의한 비탈면 표면의 침식
표면 붕락(surface fall)	- 식생의 뿌리를 포함한 표면 붕락
얕은 활동(shallow slide)	- 1m 정도의 두께를 가지는 표면 활동 파괴
중간 깊이 활동(medium depth slide)	- 1m 이상의 두께를 가지는 중간 깊이의 활동파괴
깊은 활동(deep slide)	- 비탈면 배후의 지반으로부터 발생하는 깊은 활동파괴

출처 : 급경사지 관리 실무편람

급경사지 산지 붕괴 유형

하이드로프트 — Fri, 4 Jul 2025 10:15:16 +0900

급경사지 산지 붕괴 유형

산지 붕괴는 자연비탈면에서 발생되는 산비탈면에 있는 물질이 중력방향으로 떨어지거나 미끄러지는 모든 현상 즉, 산사태를 통칭하는 용어이다.
Skempton and Huchinson(1969)은 산사태를 비탈면 경계부에서 생긴 전단파괴에 의해 흙덩이 또는 돌덩이가 아래로 내려오는 것이라 정의하였으며, Cruden(1991)은 비탈면 하부로 암반 또는 토석류가 군집(mass)의 형태로 이동하는 현상이라고 정의하였다.
산사태는 지형변화의 한 과정으로 이해 할 수 있으나, 그 결과가 인간생활 권역에 피해를 입히기 때문에 재해로 분류되고 이와 같은 재해에는 산사태를 비롯하여 지진, 홍수, 화산폭발 등이 있으며, 그 발생에 대한 예측이 거의 불가능하거나 아주 어려운 자연현상이다.(Smith, 1966).
산사태는 형태, 생성 메커니즘 및 매질에 따라서 여러 가지 종류(type)로 분류되는데, Varnes(1978)는 형태에 따라 낙반(fall), 전도(topple), 활동(slide), 퍼짐(spread) 및 유동(flow)의 5가지로 구분하고 각 형태별 사태물질의 종류에 따라 용어를 제안 하였으며, EPOCH(European Community Programme, 1993)에서도 사태의 형태와 발생 매질에 따른 분류법을 제시하였다.
그리고 산사태 발생 원인이 단일작용에 의한 것인가 또는 복합작용에 의한 것인가의 여부에 따라 단일(single) 또는 복합(multiple or compound)이라는 용어를 사용하기도 한다(Brunsden, 1985 ; Hutchinson, 1988).
산사태는 전술한 바와 같이 여러 학자들에 의해 정의되고 분류되고 있는데, 아래 그림은 주요 산사태 형태에 대해서 그 특징을 일반인들도 쉽게 알 수 있도록 미국지질조사소(USGS)에서 제작한 모식도이다.(Highland and Johnson, 2004).
주요 산사태 유형 중 활동(slide)은 회전형 활동(rotational slide)과 전이형 활동(translational slide)으로 구분되는데 전자의 경우는 파괴가 일아난 사태면이 위로 오목한 형태를 보이면서 사태물질은 곡면을 따라 이동하는 반면에 후자의 경우는 비교적 평평한 파괴면을 따라 사태물질이 직선적으로 아래로 이동하는 것이다.
블록 활동(block slide)은 단일 블록 또는 응집력을 가지는 몇몇의 블록이 전이형 활동의 형태로 붕괴되는 형태이다.
낙석(rockfall)은 급경사의 비탈면이나 절벽에서 암석이 파괴되어 하부로 떨어지는 형태이며, 전도(topple)는 단열에 의해 분리된 암석이 중력의 작용에 의해 전방으로 회전하면서 붕괴되는 형태이다.

형태에 따른 산지 붕괴의 분류

유동(flow)은 5가지의 주요 형태로 나뉘는데, 먼저 토석류(debris flow)는 토층, 암편, 유기물질, 공기 및 물 등이 섞여 곤죽의 상태로 비탈면 하부로 흘러가는 현상이며, 사태물질 내에 자갈보다 작은입자로 구성된 세립물질의 함유량이 전체의 50% 이하이면서, 집중호우나 눈(snow)의 녹음으로 인해 표층에 급격한 물의 흐름이 생길 때 발생한다.
일반적으로 토석류가 발생되는 지반은 비교적 암반강도가 강한 암반면 위에 얇은 토층이 형성되어 있는 형태이고 토층은 주로 큰 암괴가 혼합된 붕적층이 주를 형성하고 있으며, 암괴의 크기는 매우 다양하게 분포한다.
토석류는 호우에 의해 계곡 주변의 비탈면이 붕괴하여 그 붕괴토사가 하상퇴적물과 함께 계곡을 흘러내리는 경우와 붕락한 토사가 계곡의 어느 지점을 일시적으로 막고 그 뒤를 따르는 계곡류에 의해 일시에 붕괴하면서 발생되는 경우로 나눌 수 있다.
토석류의 붕괴규모는 전면부에서 큰 규모를 예측하기가 어려운 상태이나, 발생 규모에 따라 붕괴가 발생한 연장이 수십m~수km에 이르기가까지 매우 다양한 규모를 보인다.
토석류가 발생된 계곡부의 경사는 계곡부의 경사에 따라 10~50˚의 범위로 매우 다양하며, 경사가 급할수록 이동암괴의 크기 및 수량에 큰 차이를 보이고, 계곡부의 나무와 큰 규모의 암괴를 쓸고 내려오는 경우가 많다.
토석류가 유입되게 되면 도로하부 횡배수관 기능을 마비시키게 되며, 도로를 월류하는 토석류가 이동되는 경우가 많다.

토석류 발생 사례

토석류의 흐름 특성은 구성 물질에 따라 변하게 구분되고 이러한 구성 물질은 기후, 기상, 지형, 토지 이용 상황 등에 따라 다양하게 변하게 되어 토석류의 유동 특성을 결정하는 중요한 역할을 하게 된다.
따라서 토석류의 유동 특성을 파악하기 위해서는 구성 물질의 특성을 규명하는 것이 반드시 필요하며 이를 토대로 실험이나 현장 모니터링 등의 방법을 통해 검증한 후 설계 등을 적용해야 한다.
토석류 발생은 크게 다음의 세가지 유형으로 시작되며, 각 유형별 구분은 토석류 발생 현장조사를 통해 구분할 수 있으나 엄밀한 구분은 어렵다고 볼 수 있다.
강우시 자연비탈면 파괴로 인한 쇄설물의 이동
계곡유량으로 인한 계곡 바닥과 측벽의 세굴, 침식물의 이동
계곡내 퇴적전 자연 토사댐의 붕괴로 인한 쇄설물의 이동
국내에서 일반적인 토석류 시작은 경사가 급한 계곡상부에서 표층붕괴의 형태로 시작되는 사례가 우세하다.
토석 애벌란취(debris avalanche)는 토석류의 아주 급격한 흐름을 의미하며, 토류(earthflow)는 그 형태가 모래시계 모양인 것이 특징인데 비탈면물질의 액상화가 진행되면서 비탈면 상단부가 함몰되면서 발생하며 주로 세립질 물질이나 점토를 함유하는 암석으로 구성된 비탈면이 물에 의해 포화된 상태에서 나타난다.
이류(mudflow)는 토류의 형태이면서 비탈면물질이 충분히 유동할 수 있을 만큼의 수분을 함유했을 때 발생하며, 사태물질에는 모래, 실트 및 점토 크기의 입자들이 적어도 50% 이상 포함되어 있는 경우이며, 포행(creep)은 비탈면 물질이 비탈면 하부로 아주 서서히 이동하는 현상을 일컫는다.

출처 : 급경사지 관리 실무편람

급경사지 붕괴징후 인지 방법

하이드로프트 — Thu, 3 Jul 2025 09:31:57 +0900

급경사지 붕괴징후 인지방법

붕괴징후는 붕괴 전 또는 진행 중에 외형적으로 나타나는 전조증상으로 붕괴 위치나 규모를 예측하고 예방하는 중요한 단서가 되고 우리나라 급경사지 중 구성 비율이 높은 암반비탈면은 급작스런 변형 거동 특성을 보이며, 특별한 붕괴징후를 관찰하기 어렵다.
그러나 비탈면 중 대규모 붕괴는 점진적인 변형거동특성을 보이는 혼합비탈면이나 토사비탈면 또는 절리빈도가 심한 파쇄암반비탈면에서 발생하며, 여러 붕괴징후를 동반하므로 주의 깊게 관찰하면 붕괴를 예방할 수 있다.
비탈면의 붕괴 징후는 비탈면의 상단부, 중간부, 하단부를 면밀히 관찰함으로써 포착할 수 있다.
붕괴비탈면은 상단부에서 인장균열이나 단차, 수목의 기울어짐 현상 등이 관찰되며, 중간부에서는 배부름, 낙석, 누수 현상 등이 관찰되고 하단부에서는 도로가 융기하거나, 옹벽이나 측구 등의 구조물 변형이 관찰되기도 한다.
붕괴활동면이 발생된 비탈면이 거동할 때 상단부에서는 인장균열이 발생하고 주로 상부 자연비탈면에서 관찰되며 붕괴부 이동방향에 수직으로 발달하는 것이 특징으로 비탈면 내에서도 인장균열이 발견될 수 있다.
인장균열 발생시 지반 내 단층이나 습곡의 존재 여부, 암종이나 풍화 지반의 분포, 엽리나 기타 불연속면의 분포, 차별풍화 여부 등과의 연관성을 파악하여야 하고, 균열의 규모, 위치, 깊이, 방향 등의 조사 자료를 토대로 개략적인 붕괴규모나 양상을 예측할 수 있다.

인장균열의 노출 형태

깎기부나 상부자연비탈면에서 활동면 상단의 균열부에 나타나는 지반의 고저차를 단차라 한다. 붕괴가 진행되는 비탈면에서는 인장균열과 단차가 복합적으로 나타나기도 한다.
깎기부에서 활동면 하단의 변형으로 관찰되는 붕괴징후의 인지자로서 지반이 전방으로 밀리는 현상을 배부름이라 하며, 비탈면 선단부위나 도로에서 발견되는 활동면 하단의 변형으로 부풀은 현상을 융기라고 한다.
일반적으로 도로부에서 융기가 관찰되는 비탈면은 회전활동이나 병진활동에 의한 대형 비탈면 파괴일 가능성이 크므로 이를 고려한 적정한 대책 수립이 요구된다

배부름 및 하단부 지반 융기

일반적으로 자연지반은 큰 변형이나 변위가 발생하지 전까지 인지하기 어렵지만, 인공구조물의 경우 시공 당시의 모양이나 위치가 변형되면 비탈면의 움직임에 대한 인지가 가능하다.
따라서 옹벽, 배수구, 점검로, 전신주 등 비탈면과 인접한 시설의 변형을 관찰하여 붕괴 징후를 예측할 수 있고, 비탈면에서 시공한 콘크리트뿜어붙이기나 비탈면녹화, 계단식 옹벽, 돌망태옹벽, 철재 점검로가 설치되어 있는 경우 이들의 변상이나 변형이 비탈면의 거동을 개략적으로 지시하는 역할을 하므로 이들 비탈면 시설물에서 변형이 발생될 경우, 이를 고려한 적절한 대책이 요구된다.
평상시 깎기비탈면의 지하수 유출지점이나 유출량, 시간에 따른 유출 변동량을 점검하여 붕괴징후를 인지할 수 있으며, 급격한 유출량의 변화나 용출수의 탁도가 증가하면 추가 붕괴가 발생할 수 있으므로 적절한 대책을 수립해야 한다.

출처 : 급경사지 관리 실무편람

급경사지 붕괴 인위적 요인

하이드로프트 — Wed, 2 Jul 2025 08:38:30 +0900

급경사지 붕괴 인위적 요인

1. 설계 및 시공상의 요인

불충분한 지반조사로 현지 지반강도에 대한 부적절한 단면설계경사의 적용, 비탈면 위치의 지형, 지질 및 수리조건을 고려하지 못한 설계 등은 붕괴요인으로 작용한다.
우리나라의 경우 과거 1960, 1970년대의 급속한 경제발전에 따른 도로건설 과정에서 산악지형에 위치한 도로를 단기간 내에 건설할 목적으로 무리한 화약발파를 실시하였던 바가 있으며, 이로 인한 발파균열로 낙석과 대규모 붕괴위험성을 가진 비탈면이 다수 분포한다.
특히 강원도 지역은 과거 군사지역이 집중된 특성상 도로 자체의 건설에만 집중한 나머지 급경사비탈면이 산재되어 있다.
설계 및 시공 과정에서 비탈면을 형성될 때, 1~2공의 시추조사 또는 매우 간략한 조사만을 가지고 비탈면을 계획하는 경우가 많으며 비탈면은 짧은 거리의 범위 내에서도 특성 변화가 뚜렷한 구조물이기 때문에 비탈면이 조성되는 단계별로 인위적인 요인이 발생될 수 있으므로 이에 대하여 즉각적인 대처를 수행하여야 붕괴를 예방할 수 있다.

2. 유지관리상의 요인

급경사지는 다른 토목구조물과 달리 그 변화를 감지하기 힘들며, 방치할 경우 붕괴되어 피해가 발생할 가능성이 높기 때문에 정기적인 점검과 적절한 보수·보강 등의 유지관리를 실시하여야 한다. 인공비탈면은 때로는 다른 토목공사와 맞물려 취약해 지기도 한다.
도로비탈면의 경우에는 도로와 직접 접하여 위치하는 비탈면이기 때문에 도로포장을 새롭게 실시하거나 도로 하부 배수시설을 설치하는 공사를 진행할 경우, 비탈면의 하부를 굴착하는 실수를 범할 수도 있다.
만약 비탈면의 하부를 특별한 조치 없이 굴착한다면 하부의 상실에 의한 지지력이 사라지게 되고, 경사면의 이동을 유발시키는 직접적인 원인이 될 수 있기 때문에 비탈면과 가까운 지반에 대한 공사를 진행할 경우 비탈면의 하부를 굴착하지 않도록 주의해야 한다.

3. 산지 내 임도, 군사도로, 공사도로 등의 관리부실 요인

급경사지를 형성하는 산지 내 조성되어 있는 임도, 군사도로, 공사도로 등은 임시적인 이동통로 확보를 목적으로 조성된 구조물이기 때문에 산지를 깎아 형성함에 있어 안정성 확보를 위한 배수시설, 도로 하부 유실 방지 공법 등이 적용되지 않은 상태가 대부분으로 도로 조성 후 방치된 상태로 특별한 관리가 진행되지 않을 경우에는 산사태 발생의 시작점으로 작용될 가능성이 높다.
산사태의 특성상 산지 상부에서의 소규모 유실이 발생 강우와 함께 산지 하부로 이동하며 주변 토사와 암반의 활동을 유발시켜 점차 대규모 활동 붕괴를 야기하게 되므로 산사태 위험지역 내 임도, 군사도로, 공사도로 등이 존재하는 산지에 대해서는 우기전 도로의 균열 상태, 도로 하부 유실 여부 등을 점검할 필요가 있으며, 공사를 위해 임시로 개통한 공사도로의 경우에는 공사 후 임의 방치되지 않도록 관리를 철저히 할 필요가 있다.

산사태 시작점으로 작용된 산지 내 임도 현황

출처 : 급경사지 관리 실무편람

급경사지 붕괴 수리적 요인

하이드로프트 — Tue, 1 Jul 2025 10:35:09 +0900

급경사지 붕괴 수리적 요인

급경사지 붕괴의 수리적 요인은 크게 기후적 요인, 인공적 요인, 지형적 요인으로 구분하며, 이러한 수리적 요인은 단기적으로 비탈면 활동력 증가와 지반 저항력의 감소를 유발하고, 장기적으로 열화 및 비탈면 시설의 노후화를 가속시키므로 이에 대한 유지관리 대책의 수립이 필수적이다.

1. 기후적 요인 : 집중강우, 동결융해

지구 온난화에 따른 이상기후 확대로 국내 여름철 집중강우의 패턴이 과거에 비해 장기화 되면서 최근 급경사지 붕괴로 인한 피해가 급격히 증가하는 추세를 보이고 있다

급경사지 피해 현황(2017 - 2021년, 행정안전부)

구분	피해현황(개소)	붕괴위험지역	인명피해(명)	피해액(백만원)
2017년	15	13	-	192
2018년	10	7	-	137
2019년	8	2	-	915
2020년	208	23	-	6,482
2021년	7	5	-	53

집중강우는 간극수압의 증가, 활동력의 증가 및 지반강도의 저하 등을 유발하여 비탈면의 주요파괴요인이 되므로 신속한 배수 및 침투방지를 위한 대책을 수립·시행하여야 한다.
특히 집중강우는 비탈면의 붕괴를 유발하는 가장 직접적인 원인에 해당되며, 집중강우 시 우수의 침투 정도, 유수 침투로 인한 지하수위 및 간극수압의 변화 등이 비탈면 붕괴와 직접 관련이 높다.
또한 기후적으로 동결융해를 장기간 반복하는 산간지방이나 고지대, 고개 정상부에 위치한 비탈면은 표층지반의 동상에 의한 동결융해작용으로 인하여 비탈면 녹화의 박락이나 표층유실이 발생하며, 암반비탈면에서는 불연속면 내 침투한 유수의 동결융해의 반복으로 불연속면이 약화되고, 해빙기 기간 중 낙석이 발생할 수 있으므로 이에 대한 주의가 요구된다.

2. 인공적 요인 : 전답, 과수원 등

급경사지 중 깎기비탈면의 경우, 상부에 인공시설물 등이 위치하기도 한다. 특히 상부에 위치하는 전답은 강우 시 지표수의 침투를 용이하게 하는 특징이 있으며, 침투된 지하수는 활동력을 증가시키고, 깎기부 방향으로의 유선을 형성하는 등 비탈면의 안정성을 저하시키므로 이에 대한 대책을 수립·시행해야 한다.
따라서 가급적 상부자연비탈면에 전답 등이 위치하지 않도록 하여야 한다. 부득이하게 전답이 있는 경우에는 전답의 농경과 관련된 배수시설이 적절하게 관리되도록 조치하는 것이 중요하다.

깎기비탈면 상부 전답에 존재하는 붕괴 발생 요인 배수구

3. 지형적 요인 : 계곡부

계곡부는 지표·지하수의 지속적인 공급으로 지반강도를 약화시키고, 계절 변화에 따른 동결 융해로 지반열화를 가속시켜 비탈면의 안정성을 저하시키므로 이에 대한 대책을 수립·시행하여야 한다.
계곡부의 경우 풍화의 결과로 인하여 토사층이 두껍게 형성되어 있는 경우가 많으며, 유송잡물들이 함께 버려져 있는 경우가 많아 집중호우기간동안 급작스러운 토석류를 유발시키므로 깊은 계곡부인 경우에는 관리에 만전을 기하여야 한다.
계곡부에는 주로 현장타설 방식으로 배수구를 설치하고, 비탈면 내 종배수구와 연결하여 집수되는 지표수를 제어하여야 하며, 계곡부 지하로 흐르는 지하수의 유량이 많으면 지하배수구나 수평배수공, 집수시설을 설치하여 배수효율을 증가시키는 방안을 검토하여야 한다.

계속부 및 집수지형

출처 : 급경사지 관리 실무편람

급경사지 붕괴 지질학적 요인

하이드로프트 — Mon, 30 Jun 2025 10:09:13 +0900

급경사지 붕괴 지질학적 요인

지질적인 요인은 지반 내에 있는 독특한 불연속면이 취약 상태로 있는 것을 의미한다.
지질학적 붕괴 요인으로 작용하는 지질구조는 단층, 습곡, 암맥, 엽리, 층리, 편리 등이 있으며, 이러한 지질구조는 주변 암반과 구성이 다르거나 특정 부분을 중심으로 균열이 집중적으로 발달하는 경향이 잇으므로 비탈면 붕괴에 매우 민감하다.
특히 단층은 비탈면에서 가장 많이 관찰되는 지질적인 취약 요소로서 미끄러짐에 취약한 점토광물을 다량으로 포함하거나, 물리적, 화학적 풍화의 영향으로 쉽게 토사화되기 때문에 단층을 포함하는 비탈면은 유지관리에 신중을 기하여야 한다.

비탈면에서 발견되는 지질학적 취약 요소

1. 단층 / 전단대

암반 내 형성된 틈을 경계로 그 양측의 지괴가 상대적으로 변위가 발생하여 어긋난 것을 단층이라고 하며, 단층과 유사한 전단대는 전단응력의 영향으로 암석이 부스러지면서 형성된 뚜렷한 폭을 가진 취성 또는 연성 변형대를 말한다.
일반적으로 비탈면에서 단층은 강한 암괴가 갈라져서 변위된 것으로 구분가능하며, 전단대는 상대적으로 연약한 지반이 응력을 받은 것이므로 일련의 불연속면들이 폭을 가지고 밀집되어 연속되는 형태로 노출된다.
비탈면에서는 단층조선, 단층점토, 단층각력암, 압쇄암의 존재 여부 등으로 단층과 전단대의 판별이 가능하다.
단층과 전단대의 존재는 과거 지반이 심한 변형작용을 받아 지반이 교란, 파쇄되었음을 의미하므로 비탈면 붕괴에 매우 취약한 부분이다.
단층은 일반적으로 규칙절리를 수반하는 것이 특징이므로 같은 방향의 절리가 조밀하게 반복되는 경우에는 이를 단층으로 추정할 수 있으며, 비탈면 정밀조사 시, 이러한 경우가 발견되면 양측 지괴의 변위가 확실하게 관찰되지 않더라도 약대로서 인지하여야 한다.
단층면과 파쇄대는 지하수의 이동경로로서 풍화가 급속히 진행되며, 지반이 열화되어 비탈면의 불안정 요인으로 작용하게 되는데 특히, 단층검토는 물이 침투되었을 때 쉽게 팽창하는 성질이 있으며, 주변 지반과 비교하여 강도가 약하므로 단층 방향이 비탈면에 불리하게 발달하면 붕괴면으로 작용할 가능성이 높으므로 특별한 주의가 필요하다.
비탈면에 대한 조사 수행 시, 단순히 대규모의 균열이 발견되었다고 하여 모두 단층인 것은 아니므로 단층의 특성을 나타내는 활면(slickenside), 조선(striation), 단층각력(fault breccia)이나, 점토, 상대적인 변위, 특정 절리패턴, 지형양상 등의 단서를 종합·판단하여 단층 여부를 결정하여야 한다.

단층에 의한 붕괴 발생 사례

2. 습곡

수평으로 퇴적된 지층이 횡압력을 받으면 물결처럼 굴곡된 단면을 보여주는 데 이러한 구조를 습곡이라고 하며 배사(지층이 횡압력에 밀려 형성된 습곡에서 볼록한 부분, 지층이 위로 휘어져 올라간 모양)와 이와 반대로 향사(지층이 횡압력에 밀려 형성된 습곡에서 오목한 부분, 지층이 아래로 휘어져 내려간 보양)로 구성된다
대부분의 습곡은 대규모 지각 변형의 영향으로 만들어지기 때문에 비탈면에 발달하는 층리의 변화를 자세히 관찰하여야만 습곡임을 인지할 수 있어 실제로 비탈면에서 습곡을 구분하기는 쉽지 않다.
비탈면에서는 때때로 소규모의 습곡 구조를 관찰할 수 있는데, 이를 소습곡 또는 파랑습곡(crenulation)이라 하며, 소습곡은 대규모 습곡 지대의 일부일 가능성이 높고, 비탈면 안정성의 측면에서 불리한 단층 등이 수반되어 나타나는 경우가 많기 때문에 주의하여야 한다.
습곡의 배사와 향사의 힌지(hinge) 부분은 균열이 집중적으로 발달하게 되며, 비탈면에서는 배사와 향사의 힌지 부분이 약대에 해당되므로 습곡 지대에 있는 비탈면은 힌지 부분을 찾아 대책공법을 적용하는 것이 필요하다.

습곡

3. 암맥

비탈면에서 기존암에 층리나 엽리 등의 불연속면을 가로지으며 부조화적으로 다른 종류의 반심성암체가 용융 상태로 뚫고 들어 온 것을 암맥이라 하며, 암맥은 산성암맥과 염기성 암맥으로 구분된다.
산성암맥은 화강암질 마그마에서 기원된 산물이며, 염기성암맥은 현무암질 마그마에서 기원한 산물로서 산성암맥은 야외에서 밝은색을 띠고, 염기성암맥은 어두운색을 띤다.
차별풍화과정을 거쳐 먼저 열화될 경우 암맥이 최초 붕괴면으로 작용하기도 하는데, 암의 특성상 완전풍화가 되었을 때 입도분포가 다양하지 못하여 입자간의 맞물림 효과를 기대하기 힘든 만큼, 낮은 강도정수를 가지는 특징이 있으므로 주의하여야 하며, 염기성암맥은 주변 암석보다 약한 사례가 많아 붕괴가 집중되는 부분에 해당되므로 주의가 요구된다.

암맥

4. 변형 / 변성 엽리

광역변성작용에 의해 만들어지는 변성암은 변성 정도에 따라 엽리의 발달정도가 달라지며, 편마구조는 보통 편마암류에서 나타나고, 편리는 편암류에 나타나는 면구조를 말한다.
이들 변형 / 변성작용에 의해 만들어지는 엽리의 방향이 비탈면 방향과 동일하게 발달할 경우, 슬라이딩이 발생할 확률이 높다.
변성정도가 심한 경우 엽리가 형성되고 상대적으로 약한 경우는 편리가 형성되며, 일반적으로 편마암의 면구조를 엽리라 하고, 편암의 면구조를 편리라고 한다.
유수가 엽리면으로 침투하게 되면, 우흑대(mesosome)의 풍화 부분을 따라 선택적으로 침투하게 되며, 이 부분은 점토광물로 변질되어 붕괴에 취약한 요인으로 작용한다.

엽리 및 엽리면을 따라 발생한 평면파괴

5. 층리

지층의 단면에서 볼 수 있는 특징으로서 퇴적물이 층상으로 쌓여 만들어진 평행한 구조를 층리라고 하며, 층리면 내 약한 강도를 가지는 충전물질이 분포하고 비탈면 방향과 불리하게 작용되면 대규모의 평면파괴가 발생하므로 주의해야 한다.
특히 층리에 의한 파괴는 층리 경사가 20˚이하인 곳에서도 종종 발생하게 되는데, 이암이나 셰일 지반의 층리는 층리면 자체의 거칠기 정도가 약하므로 저각에서도 쉽게 붕괴되므로 주의가 필요하다.
또한 풍화에 강한 사암과 상대적으로 풍화에 취약한 이암이 교호할 경우 차별풍화로 인하여 낙석이 쉽게 발생하므로 하부 지반 탈락에 의한 지지력 상실에 유의하여야 한다.

층리 및 층리의 미끄러짐에 의한 평면파괴

6. 유색광물에 의한 약대형성

철과 마그네슘을 많이 포함하는 암석일수록 풍화에 약한 유색광물의 함량이 높고, 차별풍화 현상이 쉽게 발생해 암석강도가 쉽게 저하될 수 있으며, 유색광물이 포함된 층이 비탈면 방향과 유사하게 나타나면 붕괴면이 될 수 있다.
또한 흑연이나 탄층 등이 협재하는 경우에도 유의해야 하며, 이러한 유색광물이 집중적으로 띠 형태로 노출되면 비탈면 안정성을 검토하여야 하고, 토사비탈면에서도 녹색, 흑색, 적색, 주황색 등 원색에 가까운 흙이 나타나면 일반적으로 붕괴에 취약하므로 주의가 요구된다.

유색광물에 의한 약대

7. 취약한 암

공학적으로 취약한 암에는 이암, 석회암, 편암, 셰일, 천매암 등이 있으며, 이들로 구성된 비탈면은 기본적인 암반강도가 낮으므로 설계나 유지관리상의 공종 선택시 신중하여야 하고, 암반 내의 불연속면이 비탈면 방향과 불리하게 작용하면 위험성이 증대되므로 세심한 주의가 요망된다.

출처 : 급경사지 관리 실무편람

급경사지 지반공학적 특성

하이드로프트 — Thu, 26 Jun 2025 10:49:46 +0900

급경사지 지반공학적 특성

암종의 공학적 분류는 지질학적인 암석의 종류와는 무관하게 암석의 강도와 전반적인 균열상태 등을 감안하여 수행하는 방법으로, 시추코어의 형상, 탄성파속도, 일축압축강도시험, 표준관입시험, 탄성파속도 등을 병행하여 결정하기도 하며, 일반적으로 극경암, 경암, 보통암, 연암, 풍화암 등으로 구분되며, 관리기관별로 공학적 분류 기준이 상이한 경우가 많다.

1. 강도에 따른 암종 분류법

가. 일축압축강도시험

정의 : 원통형 또는 각주 형태의 암석 시험편에 구속압(confining pressure)이 없는 상태에서 압축력을 작용시켜 파괴가 일어났을 때의 하중(Pc)을 시험편의 단면적(A)로 나눈 값을 일축압축강도라고 함(Sc=Pc/A)
특징 : 일축압축시험을 통해 얻어진 일축압축강도는 시험편의 형태, 크기, 함수율, 재하속도, 재하면의 거칠기 등과 같은 요소에 의해 영향을 받음

일축압축시험

나. 점재하시험

정의 : 시료에 점하중을 가하여 시료 내부의 인장강도가 발생하게 해서 암석을 깨뜨리는 방법으로 점재하시험과 일축압축강도와는 거의 완전한 선형관계가 있음
특징 : 암판정을 정량적으로 쉽고 빠르게 현장에서 수행할 수 있을 뿐만 아니라 일축 압축강도를 비교적 정밀하게 추정할 수 있는 유용한 방법임

점재하시험

2. 탄성파속도에 따른 암종 분류법

정의 : 지표면이나 시추공 등에 설치된 탄성파 발생장치를 이용하여 인위적으로 탄성파를 발생시킨 후 지층 경계면에서 반사 또는 굴절되어 되돌아온 파동을 수진하여 지하의 지질구조 내지 지층의 물리적 특성을 분석하는 방법
특징 : 탄성파 자료해석 시 제삭된 단면 또는 입체로부터 탄성파의 진포와 위상, 반사층의 연속성과 배열 형태, 속도 정보 등을 통합적으로 분석하여 지층의 구조 및 층서, 물성, 유체 정보 등을 해석

탄성파탐사

3. 암석코아 상태에 따른 암종 분류

가. 코어회수율(T.C.R)

정의 : 현장에서 지반의 물성 및 역학적 특성을 파악하기 위해서 코어 채취기를 이용하여 암석시료를 채취할 때 파쇄되지 않은 상태로 회수되는 정도를 의미하며 암반의 구성에 따라 시추안 암석의 길이에 대한 회수된 코어 길이를 백분율로 나타낸것
특징 : 암성의 강도 추정, R.Q.D. 판정, 절리와 층리의 간격 파악, 절리상태 파악, 함유물의 유무 판정 등에 활용 가능

나. 암질지수(R.Q.D)

정의 : 절리의 다수를 나타내는 지표로서 R.Q.D. 가 크면 암반의 상태가 양호하게 안정된 상태이고, 이 반대가 되면 균열, 절리가 심한 불량한 상태의 암반을 의미함. 시추코어 중 100mm 이상 되는 코어 길이의 합을 시추길이로 나누어 백분율로 표시한 값으로 암질의 상태를 나타내는데 사용
특징 : 세계적으로 널리 보편화되어 있어 신뢰성이 높고, 측정방법이 쉬우며, 직접 육안으로 판정이 가능하고 급경사지 구배 결정, 암반의 분류 등을 결정시 활용하고 있음

T.C.R. 과 R.Q.D. 관계

4. 표준관입시험에 따른 암종 분류

정의 : 원위치에서 흑의 연경도, 상대밀도 등을 파악하기 위해 N값을 측정하는 관입시험으로 지반의 지지력을 측정하는 시험임
특징 : 지반의 강도, 상대밀도, 내부마찰각 등 지반정수를 수정. 사질토에서 N값은 상대밀도, 내부마찰각 산정. 점토에서 N값은 연경도, 전단강도, 일축압축강도 산정

표준관입시험

5. 간편시험법에 따른 암종 분류

가. 슈미트해머 시험

정의 : 암반 내지 콘크리트 표면경도를 측정하여 이 측정치로부터 대상체의 압축강도를 비파괴로 판정하는 방법으로 반발경도법은 타격법 중 하나의 방법으로 대상체 표면을 햄머로 타격하여 표면의 반발경도를 측정함
특징 : 슈미트햄머로 타격 시 반발도와 대상체의 압축강도 사이에 특정 상관관계가 있다는 실험적 경험을 토대로, 타격 시 햄머 내의 중추 반동량을 반발도로 표시하여 이를 이용해 압축강도를 추정함

나. 햄머타격 시험

정의 : 햄머 타격 시 부서짐 정도 내지 금속성 소리, 튕겨저 나오는 정도를 통해 암반을 주관적으로 분류
특징 : 풍화 정도 내지 암반 내 풍화된 절리면의 발달 유무를 현장에서 빠르게 추정할 수 있음

다. 육안식별

정의 : 암반이 가지고 있는 불연속면(절리, 층리, 단층 등)의 풍화 정도 및 균열을 발달 정도를 육안으로 확인함으로써 암반을 주관적으로 분류
특징 : 암반의 풍화 정도 및 균열 발달 상태를 쉽게 파악이 가능함

6. 암반 분류

암반의 특성에 따라 풍화암, 연암, 보통암, 경암, 극경암으로 구분하여, 탄성파속도를 고려하여 대표적 암종 분류를 제시하였다.
지반조사 표준품셈 암반 분류

암반 분류	시추상황 (비트기준)	대표암종 (신선암 기준)	풍화도 (광물 변질도)	암석일축 압축강도 (MPa)	시험편 P파속도 (Km/sec)	현장암반 P파속도 (Km/sec)
풍화암	Matal crown bit로 굴삭, 무수보링 가능	-	암 내부까지 풍화 광물 대부분 변질	5이하	1.8이하	1.2이하
연암	Metal crwon bit로 굴삭 가능, 코어 회수율 낮음	미고결 퇴적암	암 내부까지 풍화, 광불 부분 변질	30이하	3.3이하	2.5이하
보통암	Diamond bit로 굴삭, Metal crown bit로 국삭시 비효율	사암, 사질셰일 편암류, 화산 쇄설암	불면속면을 따라 다소 풍화 진행, 광물 일부 변색	30~80	3.0~4.8	2.0~3.5
경암	Diamond bit로만 굴삭	역암, 편마암류, 화성암류	불연속면을 따라 약간 풍화 변질, 암 내부는 신선	80~150	4.3~5.7	3.1~4.8
극경암	Diamond bit의 마모율이 높음	규질암류 Hornfels Chert	대단히 신선, 광물 변질 없음	150이상	5.2이상	4.5이상
파쇄대	그라우팅이나 2중 케이싱 설치가 필요한 붕괴암반	단층, 관입, 물의작용 등에 기인한 파쇄대	-	-	-	상대적 저속도대

출처 : 급경사지 관리 실무편람

급경사지 지질학적 특성

하이드로프트 — Wed, 25 Jun 2025 14:16:58 +0900

급경사지 지질학적 특성

1. 한반도의 지질

한반도에서 발견된 가장 오래된 암석은 25억년 전에 형성된 신·시생대 변성화성암이며, 그보다 더 오래된 암석은 암석의 순환을 통해 19~18억년 전에 고·원생대 변성퇴적암 및 화성암으로 변화되었다.
이글 고·원생대 암석들은 한반도의 기저를 이루며 북쪽에서 남쪽으로 낭림, 경기, 영남육괴로 나뉜다.
함경도-평안도-강원도 북부-황해도 지역의 고·원생대 암석으로 구성된 낭림육괴와 경기도-강원도 남부-충청도 지역의 고·원생대 암석으로 구성된 경기육괴는 임진강을 따라 추가령 지구대까지 동서 방향으로 발달한 임진강대에 의해 서로 나뉘며, 경기육괴는 전라도-경상도 지역의 고·원생대 암석으로 구성된 영남육괴와 화순을 포함한 전남 지역에서 태백을 포함한 강원 지역까지 북동 방향으로 발달한 옥천대에 의해 나뉜다.
옥천대는 주로 강원도에 해당하는 북서부의 태백산 분지와 남서부의 옥천변성대로 구성되어 있으며, 이들 고원생대 변성암 및 화성암들의 대부분은 약 35km 지하에서 형성되어 오랜 세월동안 침식과 구조 운동에 의해 현재 지표로 노출되었다.
고생대 퇴적암은 평안도에 분포하는 평남 분지, 강원도에 분포하는 태백산 분지 그리고 옥천변성대에 주로 분포하며, 임진강대와 함경도 북동부에도 나타난다.
평남 분지와 태백산 분지는 고생대 초 캄브리아기-실루리아기 퇴적암으로 이루어진 조선누층군과 이를 부정합으로 덮는 고생대 말 석탄기-페름기의 퇴적암으로 이루어진 평안누층군으로 구성된다.
조선누층군은 해성 환경에 퇴적되었으며 주로 석회암으로 구성되어 있다.
평안누층군은 주로 육성층으로 구성되어 있으며 석탄을 많이 포함하고 있다.
중생대에 해당하는 트라이아이스기와 쥐라기 퇴적암은 매우 제한된 지역에서만 나타나는 반면, 백악기 퇴적암은 경상도와 전라도 지역에 넓게 분포하며 이 시기에 형성된 퇴적암을 경산누층군이라 한다.
경산누층군은 호수에 퇴적된 육성퇴적암이며 이들 호수는 공룡들에게 좋은 서식지였기 때문에, 백악기 퇴적층 내에는 공룡 발자국, 공룡 알, 공룡 뼈 등의 화석이 많이 보전되어 있으며, 고생대 말기인 페름기에서 중생대 백악기까지 한반도 주변에는 섭입대가 형성되어 이와 관련된 화성암이 광역적으로 관입하였고, 특히 쥐라기 화강암이 한반도를 광역적으로 관입함으로써 고·원생대 암석과 함께 한반도의 기저를 이루고 있으며 이때 관입한 화강암을 대보화강암이라고 한다.
신생대에 들어와서 동해가 형성되면서 일본이 한반도로부터 분리되었고 이때 한반도의 동부가 상승하여 경동지괴 지형이 형성되었으며 또한 백두산, 울릉도, 독도, 제주도 화산과 추가령지구대가 형성되었고 함경도와 포항 지역에 신생대 퇴적암이 형성되었다.
이와 같이 한반도 지표에는 시·공간적으로 다른 시기와 환경에서 만들어진 암석, 즉 25억년 전에서 현재까지 사이에 형성된 암석과 지하 60km 지하와 지표 사이에서 형성된 암석이 분포되어 있는 것으로 보고되고 있다.

한반도 지질도 (한국지질자원연구원, 2019)

2. 암종별 지질학적 분포 특성

한반도의 2/3 이상은 화강암과 변성암으로 구성되어 있다.
화강암은 주로 쥐라기와 백각기 화강암인 대보 화강암과 불국사 화강암으로 구성되어 있으며, 쥐라기 화강암은 백악기 화강암보다 상대적으로 깊은 곳에서 마그마가 굳어 형성되었기 때문에 일반적으로 백각기 화강암에 비해 더 조립질이다.
이들 화강암은 대부분 유백색이지만 홍색을 띠는 알카리 화강암도 있다.
일부 화강암은 지하 깊은 곳에서 구조 운동을 받아 엽리를 보여주며 이를 엽리성 화강암이라 부르고 지하 깊은 곳에서 아주 강한 구조 운동을 받는 경우 압쇄암으로 변하기도 하며 이러한 방향성을 보이는 화강암들은 호남 전단대를 포함한 주향이동 단층을 따라 나타난다.
변성암은 주로 편마암으로 구성되어 있으며, 셰일, 사암, 석회암, 염기성 화성암 기원의 변성암인 편암, 규암, 대리암, 각섬암이 임진강대와 옥천변성대를 중심으로 나타난다.
편마암은 퇴적기원의 편마암과 화성기원의 편마암으로 구분할 수 있다.
퇴적기원의 변성암은 호상 편마암으로 주로 나타나며, 화성기원의 변성암은 주로 반정질 편마암으로 나타난다.
그리고 이들 편마암이 모두 강한 변성작용을 받으면 암석의 일부분이 녹아 혼성질 편마암으로 변하며 일부 반정질 혹은 호상 편마암은 심부에서 구조운동을 받아 안구상 편마암으로 변화되기도 한다.
퇴적암은 셰일, 사암, 역암, 석회암이며, 평남 분지, 태백산 분지와 경상 분지에 주로 분포한다.
경상 분지를 포함한 백악기 분지들에서는 퇴적암과 함께 용암이 굳어서 만들어진 화산암, 화산 폭발 쇄설물이 쌓여서 만들어진 화산쇄설암인 응회암이 나타난다.
이들 화산암 및 응회암은 대부분 산성 및 중성 성분을 갖은 유문암질이나 안산암질이며, 백두산, 독도, 울릉도 화산 상부도 유문암질이 안산암질 화산암 및 응회암으로 구성되어 있는 반면에 백두산 하부의 용암대지와 제주도의 대부분은 염기성 화산암인 현무암이나 조면현무암으로 구성되어 있다.
백두산에는 용암이 매우 빠른 속도로 식어 유리질로만 만들어진 흑요석이 나타나며, 백두산과 제주도에는 기공이 많은 화산쇄설암인 스코리아와 부석이 나타난다.

한반도의 주요 암석 분포 (한국지질자원연구원, 1995)

가. 화성암

화성암은 마그마가 지표로 나오거나, 지각 내에서 냉각·응고된 암석을 말한다. 화성암은 암석화된 지점을 기준으로 화산암(또는 분출암), 반심성암, 심성암으로 구분할 수 있다.

화성암 산상(사이언스올)

(1) 화산암 또는 분출암

정의 : 마그마가 지표 또는 지하 얕은 곳에서 응고된 암석
조직 : 세립질(마그마가 지표면에 노출되면서 급격히 응고되어 암석의 결정이 작은 조직)
종류 : 현무암, 안산암, 유문암 등
특징 : 불규칙한 절리 발달이 특징으로 낙석, 소규모 붕괴 가능

화산암의 불규칙한 절리 양상

대표적인 화산암의 구분

화성암
분류	암석명	야외특징 및 구분방법	암석사진
화산암	현무암	- 암색 : 흑색, 회색 - 주요광물 : 감람석, 휘석, 사장석 - 특징 : 구멍이 많으며, 표면이 거침
	안산암	- 암색 : 흑색 - 주요광물 : 사장석, 휘석, 각섬석 - 특징 : 세립질, 반암질 암석
	유문암	- 암색 : 흰색 - 주요광물 : 석영, 알칼리장석, 사장석 - 특징 : 일부 물결무늬 관찰

(2) 반심성암

정의 : 심성암과 화성암의 중간적 조직을 나타내는 화성암
조직 : 완정질(조립질)로 중립질의 반상 조식을 나타냄
종류 : 휘록암, 반암, 석영 반암 등
특징 : 관입암 형태의 암맥상태로 존재. SiO2 함량이 65% 이상으로 흰색을 띠는 암성을 산성암맥이라 함. 일반적으로 관입암 형태로 존재하기 때문에 차별 풍화에 의해 공학적 강도에 차이가 나타나기도 함.

대표적인 반심성암의 구분

화성암
분류	암석명	야외특징 및 구분방법	암석사진
화산암	휘록암	- 암색 : 암록색, 흑록색, 회록색 - 주요광물 : 사장석, 휘석, 각섬석 - 특징 : 입상조직
	반암	- 암색 : 보통황색, 백색, 회색 - 주요광물 : 알칼리장석, 석영 - 특징 : 세립의 석기 속에 많은 반정 관찰
	석영 반암	- 암색 : 회백색, 회색, 암회색, 녹회색, 담갈색, 갈색 - 주요광물 : 석영, 정장석, 사장석, 운모 - 특징 : 반상조직을 가지며 세립질

(3) 심성암

정의 : 마그마가 지하 심부에서 응고된 암석
조직 : 조립질(마그마가 지각 내 천천히 응고되어 암석의 결정이 커진 조직)
종류 : 반려암, 섬록암, 화강암 등

대표적인 심성암의 구분

화성암
분류	암석명	야외특징 및 구분방법	암석사진
심성암	화강암	- 암색 : 유백색, 담홍색, 담회색 - 주요광물 : 장석, 석영, 운모 - 특징 : 층상절리 발달
	섬록암	- 암색 : 회색, 회녹색 - 주요광물 : 사장석, 각섬석, 휘석 - 특징 : 반자형입상 조직, 석영과 알칼리 장석은 사장석 결정의 틈을 메우는 형태
	반려암	- 암색 : 녹색, 어두운 색 - 주요광물 : 사장석, 휘석 - 특징 : 반짝거림

나. 퇴적암

퇴적암은 물과 바람 등으로 운반된 광물이 지표의 낮은 압력과 낮은 온도 상태에서 퇴적작용을 거쳐 만들어진 암석을 말하며 생성원인에 따라 쇄설성 퇴적암과 비쇄설성 퇴적암으로 구분할 수 있다.

퇴적암 생성과정(edunet.net)

(1) 쇄설성 퇴적암

정의 : 모암이 풍화, 침식, 화산작용 등을 겪고 부스러진 암석임자들이 운반작용에 의해 쌓여 형성된 암석
종류 : 셰일, 사암, 역암

(가) 이암

정의 : 주로 점토로 이루어진 세립질의 퇴적암으로, 표면이 알갱이로 잘게 부서지는 슬래킹(slaking)이 특징
특성 : 점토로 이루어진 세립지의 이암이 풍화가 진행되면서 물을 흡수하면 암이 팽창되면서 시멘트 밀크처럼 흐르는 등 공학적으로 매우 취약함
주요 분포지역 : 경상북도 포항, 경상남도 울산 등지

이암

(나) 셰일

정의 : 주로 입자의 크기가 작은 진흙이 퇴적되어 오랜 세월동안 쌓이면서 단단하게 굳어져 형성된 퇴적암
특성 : 층리가 발달하여 풍화에 대한 저항성이 약하고, 쪼개짐이 우수하여 공학적으로 취약, 층리면의 방향에 따라 대규모 평면파괴 발생 가능성 있음, 다른 암과 교호될 경우 셰일 노출부분이 차별풍화로 먼저 약화되며 셰일 상부의 지지력 상실로 낙석 발생원인 제공
주요 분포지역 : 경상남(북)도 일대, 옥천대 지역

셰일

(다) 사암

정의 : 지름이 0.063~2mm 인 모래 크기의 입자들이 쌓여 고화된 퇴적암
특성 : 근접 관찰 시 특별한 암조직은 없으며, 반투명 모래(석영) 알갱이로 구성되어 있어 햇빛에 광택을 발산, 신선한 암은 암반강도가 강함
주요 분포지역 : 경상남(북)도, 전라북도, 강원도 일대

사암

(라) 역암

정의 : 쇄설성퇴적암 중 2mm 이상의 크기를 갖는 입자가 우세한 암석
특성 : 자갈(역)과 바탕 암과의 차별풍화 현상으로 낙석 발생 가능성 있음, 역암 기질의 함양량이 클수록 더 단단함
화산각력암과 구별 : 자갈(역)이 둥글게 마모

역암

쇄설성퇴적암의 구분

퇴적암
분류	암석명	야외특징 및 구분방법	암석사진
쇄설성 퇴적암	이암	- 퇴적물 : 실트, 점토 - 촉감 : 부드러움 - 특징 : 무르고 잘 부서짐
	셰일	- 퇴적물 : 점토 - 특징 : 쪼개짐 관찰
	사암	- 퇴적물 : 모래 - 촉감 : 절리면이 비교적 까칠함 - 특징 : 층리발달 미약, 세립질화강암과 조직 유사
	역암	- 특징 : 자갈(역) - 촉감 : 거칠지만 자갈(역)은 부드러움 - 특징 : 층리발달 미약

(2) 비쇄설성 퇴적암

정의 : 생물학적, 화학적 침전으로 만들어진 퇴적암
종류 : 석회암, 탄층, 석고 등

(가) 석회암

정의 : 주로 탄산칼슘 성분으로 이루어진 퇴적암
특성 : 화학적 풍화에 취약하여 낙석이 쉽게 발생, 단층과 습곡이 관찰되기도 함, 대규모 붕괴로 인한 테일러스(talus, 애추)가 형성되는 경우가 있음. 용식작용(암석이 물에 의해 화학적으로 용해되는 작용) 발생 가능. 석회암이 풍화된 토사지반은 강도가 매우 약하여 붕괴 가능성이 높음
주요 분포지역 : 충청북도 제천, 단양, 강원도 영월, 삼척, 정선, 태백 등지

평면파괴 취약 석회암 구성 암반비탈면

(나) 탄층

정의 : 탄소분을 함유한 석탄으로 이루어져 있는 퇴적암
특징 : 우리나라에서는 사암이나 셰일 사이에서 교호로 분포하고 있음. 수십cm~수cm 폭으로 노출(우리나라 평균 : 1m 내외). 지하수와 접촉하게 되면 탄층의 강도가 감소되어 붕괴 가능성이 높아짐
주요 분포지역 : 강원도 태백, 충청북도 단양, 보은, 전라남도 화순 등지

탄층으로 구성된 지반 붕괴사례

비쇄설성퇴적암의 구분

퇴적암
분류	암석명	야외특징 및 구분방법	암석사진
비쇄설성 퇴적암	석회암	- 암색 : 회색 우세, 흰색~흑색 다양함 - 구성 : 탄산칼슘 - 특징 : 층리 조밀 발달
	탄층	- 암색 : 흑색 - 구성 : 석탄 - 특징 : 물에 취약

다. 변성암

변성암은 기존 암석이 생성 당시와 다른 온도, 압력, 화학적 조건에서 새로운 광물조직으로 변한 암석을 말하며, 변성암에서 엽리 유·무에 따라 크게 엽리상 변성암, 비엽리상 변성암으로 구분할 수 있다.

(1) 엽리상 변성암

정의 : 엽리가 관찰되는 변성암
종류 : 편마암, 편암, 천매암 등

(가) 편마암

정의 : 기존의 암석이 고온 고압의 변성과정을 받아 생기는 암석으로 굵은 편리가 발달하여 있고, 큰 결정으로 이루어져 있음
특징 : 입도가 큰 두 종류 이상의 광물들이 층을 이루고 있음. 운모, 녹니석과 같은 판상 광물의 함유량이 적음

종류

화강편마암 : 화강암과 혼돈되기 쉬우며, 엽리가 관찰됨
호상편마암 : 밝은 띠와 어두운 띠가 층을 이루며 나타남. 풍화가 진행되면 어두운 띠가 상대적으로 약대가 됨
안구상편마암 : 눈알 모양의 문양이 관찰
반상변정질편마암 : 어두운 바탕에 정방형의 밝은색 광물이 관찰


화강편마암	호상편마암

안구상편마암	반상변정질편마암

(나) 편암

정의 : 석운, 운모 등의 광물 입자가 옆으로 배열된 연한 회색인 갈색을 띄는 변성암
특징 : 편마암보다 작은 광물 결정들로 구성되며, 변성작용에 의해 생긴 면구조인 편리구조가 존재. 편리는 쪼개짐이 우세하므로 방향성에 따라 대규모 붕괴 가능성 있음. 판상광물이 편리를 따라 배열되는 것이 특징임


도로방향의 편리 발달	편암비탈면 붕괴

(다) 천매암

정의 : 석영, 세리사이트지운모, 녹니석으로 구성된 엽리상 변성암
특징 : 얇은 박편으로 쪼개지는 성질이 우세. 서로 다른 얇은 층이 평행하게 발달하는 박리 존재. 벽개 내지 편리의 표면을 따라 금색 광택을 보임

도로방향의 박리 발달

대표적인 변성암의 구분

변성암
분류	암석명	야외특징 및 구분방법	암석사진
엽리상 변성암	편마암	- 특징 : 광물조직은 화강암과 유사. 밝은 띠와 어두운 띠가 반복
	편암	- 특징 : 편마암과 엽리 형태 유사. 조직의 육안관찰이 어려움
	천매암	- 특징 : 쪼개짐이 우세함

(2) 비엽리상 변성암

정의 : 엽리가 관찰되지 않는 변성암
종류 : 규암, 혼펠스 등

(가) 규암

정의 : 각암이나 규질의 사암에 열에 의한 접촉변성작용이 일어나 형성된 변성암
특징 : 석영이 재결정하여 이루어져 있으며 매우 단단함. 광물 알갱이의 경계가 뚜렷하지 않고 서로 잘 결합되어 있어 줄무늬도 없음. 지질해머 내지 못으로 긁어도 잘 긁히지 않음

규암 내 발달하는 판상절리 형태

(나) 혼펠스

정의 : 염기성화성암이 접촉변성작용을 받으면 사장석과 각섬석을 주성분으로 하는 혼펠스를 만듦
특징 : 입자의 크기가 조밀하고 밀도가 높은 접촉 변성암. 균일하고 세립인 입자들이 방향성 없이 모자이크 상태로 노출

혼펠스

비엽리상 변성암의 구분

퇴적암
분류	암석명	야외특징 및 구분방법	암석사진
비엽리상 변성암	규암	- 특징 : 암석강도가 매우 강함. 석영입자가 치밀, 견고함
	혼펠스	- 특징 : 모자이크 형태로 입자 배열

3. 암종별 구조적 특징

가. 화강암

화성암은 지하 심부에서 지표까지 분출되는 과정 중에서 지하 심부에서 생성된 심성암의 일종으로 완결정질 구조를 가지며, 오랜 지질 시간 동안 지각운동으로 인해 노출된 화강암은 응력 해방으로 인해 절리가 생성되고, 이들 절리를 따라 오랜 시간 동안 기계적 풍화작용을 받는다.
풍화작용에 따른 화강암의 구조적 특징은 다음과 같다.
풍화단계 : 괴상(초기) → 규칙적인 절리암반(중간) → 핵석, 풍화토(최종)
층상절리(sheeting joint : 압력이 제거되어 생기는 절리로 지표면에 평행하게 발달함)에 의한 평면파괴 위험성 내포
층상절리의 경사각이 40˚이상인 경우 미끄럼 방지를 위한 대책공법 필요
화강풍화토(급격한 물리적·화학적 풍화에 의해 생성됨)는 흘러내림이나 붕괴 가능성을 고려한 대책공법 필요

초기단계	중간단계	최종단계

풍화단계별 화강암 양상

화강암질 비탈면 내 발달한 층상절리 양상

화강풍화토 비탈면의 침식 및 세굴 현상

나. 퇴적암

층리는 암석이 만들어질 때 구성입자들이 퇴적순서에 따라 층을 이루며 쌓이는 것을 말하며, 퇴적암을 구별할 수 있는 가장 큰 특징이다.
층리의 경사가 깎기비탈면의 경사보다 작고 암반의 내부마찰각보다 크면 대규모 붕괴 가능성이 높고 경사가 20˚이하로 매우 완만한 층리면에서도 강우 시 충전물질의 강도 감소로 붕괴가 발생하는 경우도 있으며, 비탈면과 유사한 방향의 층리가 관찰되는 깎기비탈면은 유지관리에 주의가 요구된다.

퇴적암질 비탈면 내 층리구조

다. 변성암

퇴적암은 퇴적물이 이동하여 퇴적되는 과정을 통해 쌓이면서 층상으로 쌓이는 평행한 구조인 층리구조(bedding structure)를 갖는 반면에 변성암은 광역변성작용으로 인해 압력을 받는 방향에 수직방향으로 광물 입자들이 눌려지면서 두 종 이상의 광물들이 교대로 늘어선 판상의 가로줄 무늬를 갖는 엽리구조(foliation structure)를 갖는다.

층리구조(좌) 및 엽리구조(우)

출처 : 급경사지 관리 실무편람

급경사지 지질·지반공학적 특성 및 붕괴요인

하이드로프트 — Mon, 23 Jun 2025 17:04:13 +0900

급경사지 지질·지반공학적 특성 및 붕괴요인

국토의 63% 정도가 산지로 이루어진 지형 특성을 고려해 보면 국토 전반적으로 생활권의 확장에 따른 산지 및 택지 개발 등으로 인한 급경사가 지속적으로 증가하는 상황이며, 이러한 급경사지는 대부분 생활권 내지 시설지와 연접해 있어 해빙기 및 하절기 집중호우시에 급경사지 붕괴와 같은 재해가 발생하고 있어 위험 급경사지에 대한 효율적인 관리가 필요하다.
급경사지 붕괴의 발생에 대한 지질학적 영향은 지질구조적 요인과 모암의 암석별 요인으로 구분하여 설명할 수 있다.
지질구조적인 요인은 단층, 절리 및 풍화로 구분되며, 단층의 경우 단층에 의한 파쇄대는 풍화가 빨리 진행되어 연약층을 형성하고 지하수로의 역할을 하여 비탈면 붕괴를 촉진시킨다.
절리의 경우 절리의 경사방향과 비탈면의 경사방향이 같게 되면 비탈면의 안정성은 감소하게 되며 비탈면의 경사보다 절리의 경사가 낮은 경우 중력에 의해 암비탈면 붕괴발생이 용이하게 된다.
풍화의 경우 풍화도가 높을수록 단위중량과 내부마찰각이 감소하고 물을 많이 흡수하게 되어 전단저항력이 감소하게 되므로 비탈면 붕괴 발생이 용이하게 된다.
모암에 기인하는 암석 종류별 요인은 변성암, 퇴적암, 화성암으로 구분하여 설명할 수 있다.
변성암의 경우 엽리방향과 절리가 비탈면의 경사방향과의 관계에서 불리한 조건일 때 비탈면 안정성에 많은 영향을 준다.
퇴적암의 경우 투수성이 큰 사암, 석회암 등이 혈암 혹은 토사층과 함께 존재하면 비탈면 붕괴의 가능성이 커지며 활동면은 토사층과 암반층 사이의 경계구간에서 일반적으로 발생하고 있으며, 퇴적암의 특징인 층리면을 따라 평면파괴 형태의 비탈면 붕괴도 다수 발생하고 있어, 퇴적암 지역에서의 비탈면 방향과 층리 방향의 관계를 면밀히 고려하여야 한다.
화성암의 경우 변성암과 퇴적암에 비하여 비탈면 붕괴의 발생빈도가 작지만 분출암에서는 비탈면 붕괴의 발생가능성이 높다.
대부분의 비탈면에서 안정성과 직·간접적으로 영향을 주는 요인들은 이와 같이 비탈면이 위치한 지역의 지질적 특성, 지반의 물리적 특성, 식생 특성 등은 급경사지의 안정성에 영향인자로 작용한다. 또한 식생, 함수비 등도 직·간접적으로 비탈면의 안정성에 영향을 주는 인자들이므로 급경사지 점검 시에 고려될 필요가 있다.

출처 : 급경사지 관리 실무편람

급경사지 인공비탈면

하이드로프트 — Mon, 23 Jun 2025 14:30:23 +0900

급경사지 인공비탈면

급경사지에서 정의하는 인공비탈면은 "높이가 5m 이상이고, 경사도가 34˚이상이며, 길이가 20m 이상인 비탈면"을 말하며, 깎기비탈면과 쌓기비탈면, 옹벽 및 축대 등으로 구분된다.

1. 깎기비탈면

깎기비탈면은 "절토비탈면"이라고도 하며, 도로나 부지확보를 위해 지반을 인위적으로 절토하여 발생된 비탈면을 말한다.
깎기비탈면은 자연적으로 형성된 지반에 인위적인 변형을 가해서 조성된 구조물이기 때문에 비탈면 구성물질의 풍화, 세굴 등에 의해 안정성이 저감될 수 있어 지속적인 유지관리가 필수적이다.

깎기비탈면의 구성

비탈면 구성물질의 70% 이상이 토사로 이루어진 비탈면은 토사비탈면이라고 하며, 비탈면 경사, 지반정수, 침투수 등이 안정성에 큰 영향을 미친다. 대규모 붕기비탈면에서 토사비탈면이 차지하는 분포비율은 상대적으로 높으며, 구성 물질이 비교적 균질하여 사전붕괴 인지에 가장 유리하다. 대표적인 붕괴유형으로는 침식, 표층유실, 활동파괴 등이 있다.
암반비탈면은 비탈면 구성물질의 70% 이상이 암반으로 구성된 비탈면을 지칭하며 주로 불연속면에 의한 거동지배를 우세하게 받는다. 대표적인 붕괴유형으로는 낙석, 쐐기파괴, 전도파괴 및 평면파괴 등이 있다.
투수율이 낮은 암반층과 토사지반이 상하로 구성되어 있는 것을 혼합비탈면이라 한다.
혼합비탈면에서 암반과 토사의 지층경계선(또는 지층구분선)이 비탈면 방향 쪽으로 기울어져 있는 혼합비탈면의 경우, 강우 시 지하수의 흐름은 토사층으로 침투된 우수가 불투수층인 암반층과 토사층의 경계인 지층경계선을 따라 흐르게 되며, 지층경계선을 따라 지하수가 이동하는 경우 토사유실이나 저항력 감소로 인해 집중강우 시 붕괴될 수 있는 위험성을 가지고 있으므로 주의해야 한다.
암반비탈면과 토사비탈면이 종단방향으로 반복될 때 복합비탈면이라 하며, 일반적으로 지질적인 요인에 의해 단층대가 전단대가 존재하는 비탈면이 이에 해당하고, 차별풍화가 진행되어 암반비탈면과 토사비탈면이 반복되는 경우가 있으며, 이 외에도 지형적인 요인이나 지하수 영향에 의해 혼합비탈면 형태로 노출될 수 있다.


토사깎기비탈면 내 표층붕괴	암반깎기비탈면 실례

혼합깎기비탈면에서의 토층붕괴

혼합깎기비탈면 실례

복합깎기비탈면 실례

2. 쌓기비탈면

쌓기비탈면은 '성토비탈면'이라고도 하며, 지반 위에 흙이나 암석을 쌓아서 형성되는 인공비탈면을 말한다.
일반적으로 비탈면의 표면은 수평이 아니라 경사져 있기 때문에 토체는 안정성을 확보하기 위하여 잠재활동면을 따라 하향으로 이동하려는 경향을 가진다.
토체의 활동은 흙의 전단강도가 비탈면의 자중 및 회전 하중에 의한 전단력 보다 작은 경우에 발생할 수 있으며, 이러한 토체의 활동을 방지할 수 있도록 흙의 전단강도를 증가시키기 위하여 적절한 안정성을 확보한 상태로 시공되어 진다.
쌓기비탈면에 사용되는 재료는 대부분 현지에서 활용 가능한 토사, 암석 등을 사용하며, 때로는 점성토와 같이 과도한 침하, 변형을 유발하여 성토재료로 사용이 부적합한 재료를 사용하거나, 강우 등 기상조건의 영향을 받아 충분한 다짐을 실시하지 못하는 경우가 발생될 수 있다.
또한 쌓기비탈면은 장기적으로 침하 등의 과정을 거치면서 안정화되는 과정을 거치게 되는데, 최근에는 대규모공사로 기계화 시공에 의한 급속 시공을 실시하게 됨으로써 재료의 품질관리가 많이 향상된 것이 사실이나, 과거의 쌓기비탈면의 경우 시공과 관리의 기록이 거의 없는 실정이다.
따라서, 쌓기비탈면을 안정적으로 유지관리하기 위해서는 공사중에는 규격에 적합한 토공재로를 사용하며, 다짐 등 규정에 맞는 품질관리가 요구되고, 원지반의 경사가 14˚(1:4)이상인 경우 원지반과 경계면에서의 활동을 방지하기 위해 층따기를 실시하여야 하며, 쌓기비탈면 높이가 높은 경우 장기적인 침하, 변형관리를 위하여 계측 등 시공관리 기록 유지가 중요하다.
쌓기비탈면의 종류는 쌓기비탈면이 만들어지는 관련 구조물과 연관되어 구분되는 것이 대부분이고, 도로나 철도의 성토는 포장이나 철길을 통하여 각각의 교통하중을 지탱하게 되므로 쌓기비탈면은 상부 구조물을 충분히 지지할 수 있어야 하며, 부등침하 등으로 구조물의 손상이나 기능이 저해되지 않도록 해야 한다.
한편 하천제방, 택지 및 필댐은 지수, 물막이, 저수를 목적으로 하는 쌓기비탈면이므로 유수, 월류, 침투수 등에 의한 세굴, 퀵샌드(Quick sand), 파이핑(Piping)의 방지와 이것에 의한 비탈면 붕괴가 발생 되지 않도록 조치하여야 한다.

쌓기비탈면 대표 단면(건설공사 비탈면 설계기준(2011))

쌓기비탈면의 대표단면(한국도로공사)

땅깎기 및 흙쌓기 부위의 명칭(국가건설기준 KDS 44 30 00 도로 토공)

3. 옹벽 및 축대

옹벽은 '흙 또는 암반으로부터 안정을 유지하기 어려운 곳에 붕괴를 방지하고 사용 목적에 따른 기능을 수행하기 위하여 설치하는 구조물'을 말하며, 축대는 '구조물 상부 부지를 평평하게 조성하여 활용할 목적으로 높이 쌓아 올린 시설물'로서 옹벽의 일종으로 볼 수 있다.
옹벽은 콘크리트, 블록, 돌 등의 다양한 재료를 사용하여 지반을 안정화하여 옹벽 상부 또는 하부의 시설물을 보호하는 시설물로 사용 재료와 구조적 특성에 따라 콘크리트 옹벽, 보강토 옹벽, 돌망태 옹벽, 돌(블록)쌓기 옹벽(석축), 기대기 옹벽, 축대 등으로 분류할 수 있다.

옹벽의 분류

가. 콘크리트 옹벽

콘크리트 옹벽은 비탈면의 안정성을 유지하고 옹벽 전면 또는 배면에 공간을 확보하기 위해 설치하며, 옹벽의 형식은 중력식, 반중력식, 캔틸레버식, 부벽식 등으로 분류한다.
콘크리트 옹벽은 옹벽과 기초지반 사이의 파괴, 옹벽배면 지반의 파괴와 옹벽을 지지하는 기초지반의 파괴가 발생하지 않도록 설계해야 하며, 콘크리트 옹벽의 설계수명기간동안 과도한 변형, 단면손상 및 파괴가 발생하지 않아야 한다.

콘크리트 옹벽의 분류

나. 보강토 옹벽

보강토 옹벽은 금속(스트립, 그리드 등) 또는 토목섬유 보강재(지오텍스타일, 지오그리드, 띠형 섬유 등)의 인장저항력과 흙과의 마찰저항력을 활용함으로서 수직에 가까운 보강토체를 형성하여 옹벽의 기능을 수행하며, 전면판의 형식과 보강재의 재질 및 삽입방법에 따라 구분할 수 있고, 국내에서 적용되는 일반적인 형식으로는 블록형과 패널형으로 대별할 수 있다.

보강토 옹벽의 구성

보강토 옹벽의 설치기준

다. 돌망태 옹벽

돌망태 옹벽은 일정한 규격으로 짜여진 철망에 중량의 사석 또는 잡석을 채워 쌓음으로써 중력식 옹벽과 같이 자중에 의해서 배면토압이 저항하는 옹벽의 한 종류이며, 돌망태 옹벽의 주요부재는 철망과 채움재로 이루어 진다.
돌망태 옹벽은 철망의 일부가 부식, 손상 또는 파손되더라도 원래의 형상을 유지하고 옹벽의 기능을 유지할 수 있어야 하며, 채움재로 사용되는 돌은 철망의 망목 보다 크고 장기적인 내구성을 지닌 재료를 사용해야 한다.
돌망태 옹벽은 수직전면형으로 설치하는 경우는 시공 중 변형과 장기적인 안정성을 고려하여 전면부분이 6˚~10˚이상 뒤로 경사지게 설치하며, 평지의 경우는 0.3m이상, 경사지만의 경우 0.6이상 기초지반에 근입되도록 한다.
또는 옹벽배면의 지표 경계면에 부직포 등을 설치하여 배면의 토사가 유출되지 않도록 해야 하며, 옹벽 배면 또는 옹벽 전면에서 지표수가 유입되는 지형에서는 별도의 배수시설을 설치하여야 한다.

돌망태 옹벽의 배수시설

라. 돌(블록)쌓기 옹벽

돌(블록)쌓기 옹벽은 과거부터 석축이라는 용어로 흙이 무너지지 않거나, 비탈면 표면 보호용으로 사용되어 왔으며, 다듬은 돌(또는 콘크리트 블록)을 비탈면 표면에 쌓는 방법으로 돌의 틈새에 모르타르나 그라우트를 채운 찰쌓기와 채우지 않은 메쌓기로 구분할 수 있다.
돌(블록)쌓기 옹벽은 일반적으로 표준선정 도표에 제시된 옹벽규격을 선택하여 적용하며, 한계높이는 7m로 하며, 찰쌓기는 5m, 메쌓기는 3m를 표준으로 하며, 이보다 높게 설계하고자 할 때는 중력식 옹벽으로 고려하여 옹벽의 두께와 기초의 크기를 결정하여야 한다.

돌(블록)쌓기 옹벽(석축)의 구성

돌(블록)쌓기 옹벽(석축)의 단면 및 배수시설(단위:mm)

마. 기대기 옹벽

기대기 옹벽은 깎기탈면 하단부의 지지력이 상실된 공간이 발생하여 추가적으로 암이탈이 발생할 위험성이 높거나 단층 등의 파쇄대 발달에 의한 깎기비탈면의 침식 등으로 불안정성이 예상될 때 비탈면의 안정성을 높이기 위해 적용하는 공법이다.
기대기 옹벽은 비탈면에 기대어 평행하게 설치하는 합력식 옹벽, 비탈면 하부에 지지력이 상실된 공간에 콘크리트 등을 채우는 버트리스(buttress)옹벽, 계단형태로 옹벽을 만들어 이탈과 붕괴를 방지하는 계단식옹벽으로 구분될 수 있으며, 형식에 따라 최소 200~300mm이상의 벽체두께를 확보하여야 하고, 배수공, 토목섬유 배수제 등을 설치하여 옹벽배면으로 유입되는 지하수를 적절히 배수처리하여 수압이 안정성을 저해하지 않도록 해야 한다.
기대기 옹벽은 비탈면에 밀착되어 비탈면의 안정성을 확보하는 방식으로 옹벽과 비탈면의 일체성을 확보하기 위하여 시공 중 거푸집 변형에 의한 공동이 발생되지 않도록 주의해야 한다.

기대기 옹벽의 종류

바. 축대

축대는 사전적으로 '돌이나 기타 재료를 높이 쌓아 올려 만든 대나 터'를 의미하며, 공학적으로는 옹벽의 일종으로서 옹벽은 옹벽 상부에 비탈면이 존재해나, 축대의 경우 상부를 편평하게 조성하는 구조물이다.
축대는 예로부터 경험적인 판단에 의해 돌 등의 재료를 적절히 엇물리게 쌓아 이탈, 전도, 붕괴 등을 방지하도록 설치되어 왔기 때문에 축조된지 오랜기간이 경과 할수록 설계기준, 도면 등의 근거가 없고, 구조적 안정성을 판단하기 어려우며, 장기적으로 틈새에 토사 등이 유입되어 배수효율이 저하되거나, 폭우시 과도한 수압상승 등에 의해 붕괴사고 발생비율이 높다.
따라서, 축대는 가급적 콘크리트 옹벽이나 보강토옹벽 등으로 대체 적용하되, 불가피하게 사용해야 하는 경우 중력식 옹벽으로 고려하여 안정성을 확보할 수 있도록 해야 한다.

출처 : 급경사지 관리 실무편람

급경사지 자연비탈면(산지)

하이드로프트 — Fri, 20 Jun 2025 08:43:06 +0900

급경사지 자연비탈면(산지)

자연비탈면은 일반적으로 산지를 의미하며, 구릉지나 계곡과 같이 자연 순응 원리에 의하여 자연적으로 생성된 경사면을 나타낸다.
오랜 기간 동안의 변화를 거치면서 안정화되어 왔던 자연비탈면은 지형, 지진활동, 지하수위 흐름, 강도감소, 응력 변화 및 풍화 등의 변화로 인하여 급격하게 붕괴가 발생될 수 있으며, 이러한 자연비탈면의 붕괴는 이들 영향이 매우 복잡하고 다양하게 얽혀 파괴에 이르는 것으로 추정 및 연구되고 있다.
대부분의 경우 자연비탈면의 안정성 문제는 많은 불확실성을 가지고 있으며, 이와 관련하여 Peck(1967)은 다음과 같이 주장하였다. "자연비탈면의 안정성 예측을 위한 방법은 연구지역이 과거 산사태 발생지역으로 이전부터 지속적인 연구가 진행되고 있고, 비탈면 하부의 굴착과 같은 몇몇 인위적인 건설공사에 의해 영향을 받고 있다면 아마도 최선의 조건일 것이나, 과거 연구지역이 아닌 다른(random) 위치에서 지진발생과 같은 발생 가능성에 대한 문제를 가진 산사태 발생의 메카니즘에 의한 것이라면 아마도 안정성 예측에 대해서는 최악의 조건일 것이다.".
자연비탈면에서 존재하는 활동면(slip surface)을 미리 아는 것은 비탈면의 거동을 예측하고 이해하는 것을 훨씬 수월하게 만들며, 이러한 활동면은 기존 산사태 혹은 지각구조 활동의 원인에 의해 자주 발생 된다.
또한 자연적인 지형변형 프로세스에 의해서도 활동면이 발생 되며, 이러한 활동면에서의 전단강도는 활동 이전에 최대강도를 가지고 있다가 점차적으로 잔류강도로 감소하며, 이러한 것들은 산사태 발생지역에서 쉽게 인지할 수 없으나, 기존에 전단면이 위치하고 있다면 안정성 평가를 신뢰성을 가지고 수행할 수 있을 것이다.
자연비탈면에서 진행성 붕괴에 대한 문제는 시간이 경과함에 따라 더욱더 증대되고 있음을 알 수 있는데, 진행성 붕괴를 나타내는 대부분의 지반재료는 풍화에 의해 점차적으로 화학적 결합력이 감소하는 점토와 셰일(shale, 이판암)임을 알 수 있으며, 풍화는 이러한 결합에 의해 저장된 에너지를 감소시킨다(Bjerrum, 1966).

자연비탈면의 토석류 발생 개요도

출처 : 급경사지 실무편람

급경사지 정의

하이드로프트 — Thu, 19 Jun 2025 14:45:54 +0900

급경사지 정의

1. 정의

「급경사지법」에서는 급경사지의 정의를 다음과 같이 명시하고 있다.

「급경사지 재해예방에 관한 법률」의 정의 관련

법 제2조(정의) 이 법에서 사용하는 용어의 정의는 다음과 같다.
1. "급경사지란 택지·도로·철도 및 공원시설 등에 부속된 자연 비탈면, 인공 비탈면(옹벽 및 축대 포함) 또는 이와 접한 산지로서 대통령령으로 정하는 것을 말한다.

시행령 제2조(급경사지의 정의) 법 제2조제1호에 따른 급경사지는 다음 각 호와 같다.
1. 지면으로부터 높이가 5미터[비탈면과 주택 등 건축물의 최단 거리가 3미터 이내인 경우에는 3미터를 말한다] 이상이고, 경사도가 34도 이상이며, 길이가 20미터 이상인 자연 비탈면
3. 그 밖에 관리기관이나 특별자치시장·시장(「제주특별자치도 설치 및 국제자유도시 조성을 위한 특별법」제11조제1항에 따른 행정시장을 포함한다. 이하 같다)·군수 또는 구청장(자치구의 구청장을 말한다. 이하 같다)이 재해예방을 위하여 관리가 필요하다고 인정하는 인공 비탈면, 자연 비탈면 또는 산지

2. 급경사지의 정의 해설

가. 시설물

법적 정의해서 급경사지는 택지, 도로, 철도 및 공원시설 등에 부속된 비탈면을 명시하고 있다.
이러한 시설물은 해당 급경사지 주변에 존재하여 급경사지 붕괴시 인명 또는 재산피해가 발생 가능한 시설물로서 보호대상이 되는 시설물을 의미하여, 대표적으로 택지는 주거용, 공공용, 산업용 등 각종 건축물 및 이와 관련된 시설이 입지된 부지를 말하고, 도로, 철도 및 공원의 경우 해당 시설부지를 의미하고, 그 외에도 학교, 운동장, 공장 등이 있다.
비탈면 주변에는 하천, 저수지, 논, 밭 등이 존재하여 피해 우려가 없는 경우 급경사지에서 제외할 수 있으나, 해당 비탈면 주변에 택지, 도로, 철도 및 공원시설 등이 존재하여 비탈면 붕괴시 피해가 예상될 경우는 급경사지에 포함한다.

하천에 연접한 급경사지

나. 시설물에 부속된 비탈면

법에서 명시된 '택지, 도로, 철도 및 공원시설 등에 부속된 비탈면' 에서 '부속'의 사전적 의미는 '연접', '딸려 붙은 사물', 이며「급경사지법」에서의 의미를 사례로 제시하면 다음과 같다.
첫 번째로 택지, 도로, 철도 및 공원시설 등의 조성부지에 수반되는 비탈면을 말하며, 이러한 비탈면이 「급경사지법」시행령 제2조에서 정의된 기준을 만족하면 급경사지에 해당한다.
두 번째로는 이미 존재하는 인공비탈면 및 자연비탈면이 「급경사지법」시행령 제2조에서 정의된 기준을 만족하는 상황에서 그 비탈면 주변에 택지, 도로, 철도 및 공원시설 등이 나중에 조성되는 경우로서 해당 비탈면의 붕괴시 인명 피해 또는 시설물의 피해가 예상되는 경우다.

다. 시설물에 접한 산지

부속된 비탈면 이외에도 급경사지는 택지, 도로, 철도 및 공원시설 등에 접한 산지도 급경사지에 해당한다.
'접한'에 대한 사전적 의미는 '이어서 닿다'이며, 「급경사지법」에서의 접한 산지는 택지, 도로, 철도 및 공원시설 등의 부지 밖에 존재하는 자연비탈면으로서 「급경사지법」시행령 제2조에 정의된 기준을 만족하고, 해당 비탈면의 붕괴시 인명 피해 또는 시설물의 피해가 예상되는 경우다.

시설물에 부속 또는 접한 급경사지

라. 급경사지 붕괴시 피해가 예상되는 범위

비탈면이 택지, 도로, 철도 및 공원시설 등에 부속 또는 접하였다고는 하나, 해당 비탈면과 시설물 사이의 거리가 멀어서 피해가 발생하지 않는 경우도 존재하므로 '부속과 접한'에 대한 정량적인 조건이 필요하다.
이러한 정량적인 지표를 제시하기 위하여 이격거리 개념이 필요한데, 이격거리는 비탈면 하단(비탈끝)과 주거지 또는 도로 등의 시설물과의 최단거리를 의미하며, 이 이격거리가 피해 범위보다 넓은 경우 피해 가능성이 낮을 것으로 예상할 수 있다.

급경사지와 시설물 간의 이격거리 개념

급경사지 피해 범위에 대한 연구는 국내외에서 추진되었으며, 그 사례는 다음과 같다.

일본의 급경사지 피해 범위 관련 연구 사례

'급경사지붕괴위험개소 조사요령'에 의하면, 토석류 피해 범위는 토석류가 발생하는 구역에서 하상 경사가 3도가 되는 지점까지의 거리로 규정하고 있다.
급경사지의 경우 경사도 30˚ 및 높이 5m 이상의 급경사지가 인가와 공공시설에 피해를 줄 우려가 있는 피해영역을 비탈면 높이의 2배 이내로 하되, 50m를 상한으로 설정하고 있다.

일본의 급경사지와 시설물과의 이격거리 기준 사례

국립재난안전연구원의 급경사지 피해 범위 관련 연구 사례

국립재난안전연구원(2011)의 연구 결과에 의하면, 일반적인 급경사지 붕괴범위 기준은 급경사지 하단의 경우는 하단으로 부터 해당 비탈면 높이의 2배 정도이며, 비탈면 상단의 경우는 비탈면 높이의 1배 정도를 피해 범위로 추정하며, 피해범위가 50m를 초과시에는 50m로 제한하고 있다.

행정안전부 「자연재해위험개선지구 관리지침」의 피해 범위

「자연재해위험개선지구 관리지침」(2021.12.29.)에서는 피해액 산정을 위해 자연재해위험개선지구별 침수면적 또는 피해 범위를 제안하고 있다.
급경사지의 경우, 「붕괴위험지구 투자우선순위 결정 개선방안 연구」(국립방재연구원, 2011.12월)에서 제안하는 방식을 기준으로 피해 범위를 급경사지의 하단으로 부터 해당 비탈면 높이의 2배 정도로 하고, 50m 초과시에는 50m로 제한하고 있다.

급경사지 붕괴시 피해가 예상되는 범위 기준

급경사지 하부에 시설물이 존재하는 경우의 피해 범위는 해당 비탈면 높이의 2배 이며, 그 높이가 50m 초과시에는 50m로 제한한다.
급경사지 상부에 시설물이 존재하는 경우의 피해 범위는 해당 비탈면 높이의 1배 이며, 그 높이가 50m 초과시에는 50m로 제한한다.

3. 그 밖에 관리가 필요한 비탈면

「급경사지법」시행령 제2조제3항의 '그 밖에'는 같은 법 시행령 제2조제1항 및 제2항에서 정의괸 기준에 미치지 않는 비탈면이라도 관리기관 또는 지방자체단체장이 붕괴 시 인명 또는 재산피해가 예상되어 관리가 필요하다고 인정하는 비탈면을 의미하며, 대표적인 사례는 다음과 같다.
펜션, 태양광시설, 풍력시설 등의 조성을 위해 통상적인 인·허가 등을 통해 인위적으로 조성된 비탈면 중 붕괴 시 인명 또는 재산피해가 예상되는 비탈면
통상적인 인·허가와 관계가 없는 경우라도 인위적인 조성 또는 훼손된 비탈면 중 붕괴 시 인명 또는 재산피해가 예상되는 비탈면

출처 : 급경사지 관리 실무편람

급경사지 분류

하이드로프트 — Thu, 19 Jun 2025 08:34:29 +0900

급경사지 분류

급경사지는 주변 시설물과의 관계, 조성원인(자연, 인공), 조성방식(깎기, 쌓기, 옹벽 및 축대) 등을 통해 분류되며, 분류 상태에 따라 관리방법, 설계기준, 조사방법, 안정성 해석, 대책공법 결정 방향 등이 구분되어 적용된다.
급경사지는 일반적으로 경사가 급한 비탈면으로 「급경사지 재해예방에 관한 법률」(이하 '급경사지법' 이라 한다) 제2조 제1항에서 "택지·도로·철도 및 공원시설 등에 부속된 자연비탈면, 인공비탈면(옹벽 및 축대 등을 포함한다) 및 이와 접한 산지"로 정의되며 일반적인 급경사지의 분류는 아래와 같음

급경사지의 분류

출처 : 급경사지 관리 실무편람

개발행위허가 허가기준

하이드로프트 — Wed, 18 Jun 2025 09:46:00 +0900

개발행위허가 허가기준

1. 허가의 기준은 무엇인가요?

가. 국토계획법상 개발행위허가 기준

특별시장·광역시장·시장 또는 군수는 개발행위허가의 신청 내용이 다음의 기준에 맞는 경우에만 개발행위허가를 해야 합니다.

① 용도별 특성을 감안하여 대통령령이 정하는 개발행위의 규모에 적합할 것
② 도시관리계획의 내용에 배치되지 아니할 것
③ 도시계획사업 시행에 지장이 없을 것
④ 주변지역의 토지이용실태 또는 토지이용계획, 건축물의 높이, 토지의 경사도, 수목의 상태, 물의 배수, 하천·호소·습지의 배수 등 주변환경 또는 경관과의 조화를 이룰 것
⑤ 당해 기반시설의 설치 또는 그에 필요한 용지의 확보계획이 적정할 것

지역구분		규모	기타
도시지역	주거지역, 상업지역, 자연녹지지역, 생산녹지지역	1만㎡ 미만	-
	공업지역	3만㎡ 미만	-
	보전녹지지역	5천㎡ 미만	-
관리지역 및 농림지역		3만㎡ 미만	조례로 따로 정할 수 있음
자연환경보전지역		5천㎡ 미만	조례로 따로 정할 수 있음

나. 연접개발의 제한

위와 같은 규모에 해당하는지 산정할 때 특히 주의해야 할 것은, 녹지지역, 관리지역, 농림지역 또는 자연환경보전지역안에서는 연접하여 개발하거나 수차에 걸쳐 부분적으로 개발하는 경우 이를 하나의 개발행위로 보아 그면적을 산정해야 한다는 것입니다. 단 여기에도 다음과 같은 예외규정이 있습니다.

※ 예외규정(시행령 제55조 5항)

- 고속국도·일반국도 또는 너비 20m 이상의 도로·하천·공원 등 지형지물에 의해 분리된 경우로서, 개발행위허가의 대상인 토지의 진입도로가 너비 8m 이상이고, 주 간선도로 또는 도로법 제11조의 규정에 의한 도로(고속국도 제외)에 직접 연결된 경우
- 자연취락지구, 개발진흥지구, 또는 위락지구안에 위치한 경우
- 제1종 및 제2종 근린생활시설 또는 주택(주택법 제16조의 규정에 의한 사업계획승인을 받아야 하는 주택 제외)을 건축하고자 하는 경우
- 공장 등 대규모 단일시설물
- 공장 등 건축물의 집단화를 유도하기 위해 조례로 정하는 용도지역, 허용하는 건축물의 용도, 기존 건축물의 대지로부터의 거리(도로너비 제외), 기존 개발행위 전체면적(진행중 포함), 기반시설 등 기타사항의 요건에 맞게 건축하는 경우

(단, 연접개발제도는 2012년 3월 기준으로, 시·군별로 2년 이내의 유예기간 내 폐지될 예정입니다.)

2. 세부적인 허가기준

개발행위허가를 담당하고 있는 행정청에서는 공통분야, 도시관리계획, 도시계획사업, 주변지역과의 관계, 기반시설, 그 밖의 사항 등 6가지에 대해 아래와 같은 세부적인 허가심사기준을 고려하여 개발행위의 허가여부를 심사하고 있습니다.

가. 공통분야

조수류·수목 등의 집단서식지가 아니고, 우량농지 등에 해당하지 않아 보전의 필요가 없을것
역사적·문화적·향토적 가치, 국방상 목적 등에 따른 원형보전의 필요가 없을 것
토지의 형질변경 또는 토석채취의 경우에는 표고·경사도·임상 및 인근 도로의 높이, 배수 등을 참작하여 도시계획조례(특별시·광역시·시 또는 군의 도시계획조례를 말한다. 이하 이 표에서 같다)가 정하는 기준에 적합할 것

나. 도시관리계획

용도지역별 개발행위의 규모 및 건축제한 기준에 적합할 것
개발행위허가제한지역에 해당하지 아니할 것

다. 도시관리계획사업

도시계획사업부지에 해당하지 아니할 것(제61조의 규정에 의하여 허용되는 개발행위 제외)
개발시기와 가설시설의 설치 등이 도시계획사업에 지장을 초래하지 아니할 것

라. 주변지역과의 관계

개발행위로 건축 또는 설치하는 건축물 또는 공작물이 주변 자연경관 및 미관을 훼손하지 아니하고, 그 높이·형태 및 색채가 주변건축물과의 조화를 이루어야 하며, 도시계획으로 경관계획이 수립되어 있을 경우에는 그에 적합할 것
개발행위로 인하여 당해 지역 및 그 주변지역에 대기오염·수질오염·토질오염·소음·진동·분진 등에 의한 환경오염·생태계파괴·위해발생 등의 발생할 우려가 없을 것. 다만, 환경오염·생태계파괴·위해발생 등의 방지가 가능하여 환경오염의 방지, 위해의 방지, 조경, 녹지의 조성, 완충지대의 설치 등을 허가하는 조건으로 붙이는 경우에는 그러하지 아니하다.
개발행위로 인하여 녹지축이 절단되지 아니하고, 개발행위로 배수가 변경되어 하천·호소·습지로의 유수를 막지 아니할 것

마. 기반시설

주변의 교통소통에 지장을 초래하지 아니할 것
대지와 도로의 관계는「건축법」에 적합할 것

바. 기타

공유수면매립의 경우 매립목적이 도시계획에 적합할 것
토지의 분할 및 물건을 쌓아놓는 행위에 입목의 벌채가 수반되지 아니할 것

출처 : 개발행위허가제도 길라잡이

개발행위허가 허가절차

하이드로프트 — Mon, 16 Jun 2025 08:56:08 +0900

개발행위허가 허가절차

1. 허가절차

개발행위 허가절차

2. 도시계획위원회 자문 및 심의

허가대상이 되는 사업 중 개발행위가 상대적으로 대규모로 이루어져 해당 개발행위만을 보고 허가여부를 판단하기 곤란한 경우에는 도시계획위원회의 심의를 받도록 하고 있습니다.
도시계획위원회의 심의는 개발행위의 규모에 따라 중앙 도시계획위원회, 시·도 도시계획위원회, 시·군·구 도시계획위원회로 나뉘어지며, 지방자치단체가 자체로 판단하는 경우와 도시계획위원회의 심의가 필요한 경우가 다음 표과 같이 규모에 따라 결정됩니다.

구분	중앙	시·도	시·군·구
면적	1㎢ 이상의 토지형질변경	30만㎡ ~ 1㎢ 미만 토지형질변경	30만㎡ 미만 토지형질변경
부피	100만㎥ 이상의 토석채취	50만 ~ 1백만㎥ 미만의 토석채취	3만 ~ 50만㎥ 미만의 토석채취

3. 제출해야 할 서류

개발행위허가 목적·필요성·배경·내용·추진절차 등을 포함한 개발행위의 내용
대상지역과 주변지역의 용도지역·개발시설 등을 표시한 축척 2만 5천분의 1의 토지이용현황도
배치도, 입면도(건축물의 건축 및 공작물의 설치일 경우) 및 공사계획서
그 밖에 국토부령이 정하는 서류

출처 : 개발행위허가제도 길라잡이

개발행위허가 허가대상

하이드로프트 — Fri, 13 Jun 2025 09:49:56 +0900

개발행위허가 허가대상

1. 개발행위에는 어떤 것이 있나요?

법률에서 규정하고 있는 개발행위는 아래와 같은 5가지 유형이 있습니다.

건축물의 건축 또는 공작물의 설치
토지의 형질 변경(경작을 위한 토지의 형질변경은 제외)
토석의 채취(토지의 형질변경을 목적으로 하는 것은제외)
토지 분할
녹지지역·관리지역 또는 자연환경보전지역에 물건을 1개월 이상 쌓아놓는 행위(이를 제외한 지역에서는 물건을 1개월 이상 쌓아놓아도 허가를 거치지 않음)

※ 이 중에서 일반적으로 중·대규모 개발의 경우에는 "지구단위계획"이나 "도시계획시설사업"등 별도의 행정 절차를 거쳐 개발이 가능합니다.

2. 의제(타 법에 위임) 대상

도시지역·계획관리지역 내 산림에서의 임도설치와 사방사업은 각각 산지관리법과 사방사업법의 규정에 의함
보전관리지역·생산관리지역·농림지역·자연환경보전지역 내 산림에서의 토지형질변경 및 토석채취는 산지관리법의 규정에 의함

3. 개발행위는 모두 허가를 받나요?

아닙니다. 법에서는 다음과 같이 시간을 다투는 사안이거나 공공의 이익을 위해 불가피한 경우, 행위의 정도가 경미하여 주변 지역 등에 미치는 영향이 적을 때에는 허가대상에서 제외하고 있습니다.

도시계획법에 의한 개발행위, 재해·복구·재난수습을 위한 응급조치
건축법에 의한 신고대상 건축물의 개축·증축·재축과 이에 필요한 범위 안에서의 토지형질변경(도시계획시설사업이 시행되지 않고 있는 도시계획시설의 부지인 경우에 한함)
그 밖에 아래와 같은 경미한 행위(국토계획법 제 53조)

4. 개발행위허가 대상에서 제외되는 경미한 행위

건축물의 건축 또는 공작물의 설치 중	- 건축법 11조 제1항에 따른 건축허가 등 건축신고에 해당 하지 않는 건축물의 건축 - 도시지역 또는 지구단위계획구역에서 무게 50t 이하, 부피 50㎥ 이하, 수평투역면적 25㎡ 이하의 공작물의 설치 - 도시지역, 자연환경보전지역, 지구단위계획구역 외의 지역에 무게 150t 이하, 부피 150㎥ 이하, 수평투영면적 75㎡ 이하인 공작물의 설치 - 녹지지역·관리지역 또는 농림지역안에서의 농림어업용 비닐하우스(비닐하우스안에 설치하는 육상어류양식장을 제외한다)의 설치
토지의 형질변경 중	- 높이 50센티미터 이내 또는 깊이 50센티미터 이내의 절토·성토·정지 등(포장의 제외하며, 주거지역·상업지역 및 공업지역외의 지역에서는 지목변경을 수반하지 아니하는 경우에 한함 - 도시지역·자연환경보전지역 및 지구단위계획구역 외의 지역에서 면적이 660㎡ 이하인 토지에 대한 지목변경을 수반하지 아니하는 절토·성토·정지·포장 등 - 조성이 완료된 기존 대지에 건축물이나 그 밖의 공작물을 설치하기 위한 토지의 형질변경(절토 및 성토는 제외) - 국가 또는 지방자치단체가 공익상의 필요에 의하여 직접 시행하는 사업을 위한 토지의 형실변경
토석위 채취 중	- 도시지역 또는 지구단위계획구역에서 채취면적이 25㎡ 이하인 토지에서의 부피 50㎥ 이하의 토석채취 - 도시지역·자연환경보전지역 및 지구단위계획구역외의 지역에서 채취면적이 250 ㎡ 이하인 토지에서의 부피 500㎥ 이하의 토석채취
토지의 분할 중	- 「사도법」에 의한 사도개설허가를 받은 토지의 분할 - 토지의 일부를 공공용지 또는 공용지로 하기 위한 토지의 분할 - 행정재산중 용도폐지되는 부분의 분할 또는 일반재산을 매각·교환 또는 양여하기 위한 분할 - 토지의 일부가 도시계획시설로 지형도면의 고시가 된 당해 토지의 분할 - 너비 5m 이하로 이미 분할된 토지의 「건축법」제57조제1항에 따른 분할제한면적 이상으로의 분할
물건적치 중	- 녹지지역 또는 지구단위계획구역에서 물건을 쌓아놓는 면적이 25㎡ 이하인 토지에 전체무게 50t 이하, 전체 부피 50㎥ 이하로 물건을 쌓아놓는 행위 - 관리지역에서 물건을 쌓아놓는 면적이 250㎡ 이하인 토지에 전체무게 500t 이하, 전체부피 500㎥ 이하로 물건을 쌓아 놓는 행위

출처 : 개발행위허가제도 길라잡이

개발행위허가 필요성

하이드로프트 — Thu, 12 Jun 2025 10:36:11 +0900

개발행위허가 필요성

1. 개발행위허가 제도란?

토지이용과 관련된 개발행위 중 도시계획 차원에서 검토가 필요하거나 관리하는 것이 타당하다고 판단되는 경우에는 특별시장·광역시장·시장 또는 군수의 허가를 받도록 하고 있는 것이 개발행위허가제도 입니다.

2. 개발행위허가재도는 왜 필요한가요?

토지는 이웃토지와 서로 연접되어 있어 어느 한 토지의 이용이 인접토지의 이용과 부조화가 발생할 수도 있고, 사적인 개발행위가 각종 계획과 상충할 수도 있기 때문에 개발을 시행하기 전에 이러한 사항들을 고려해야 합니다.
따라서 개발행위허가 절차를 통하여 이를 감안하도록 함으로써 토지의 효율적 이용과 도시관리계획의 원활한 집행을 도모하는 것이 필요합니다.
즉, 개발행위허가제도는 계획의 적정성, 기반시설의 확보여부, 주변 환경과의 조화 등을 고려하여 개발행위에 대한 허가여부를 결정함으로써 계획에 의한 개발이 이루어지도록 하기 위한 제도인 것입니다.

공공 시설이 아직 정비되지 않은 상태에서 좁은 도로를 따라 공장이나 부대시설의 난립 가능성이 있습니다.
이로 인해 산발적인 건립으로 토지가 비효율적으로 이용되거나, 반대로 지나치게 밀집되어 교통안전과 방재 등이 불안해질 가능성이 높습니다. 또한 열악한 노동환경이 생산성 향상을 저해할 수 있습니다.
계획적인 개발로 난개발을 방지하고 도로, 공원 등 공공시설을 정비함으로써 안전하고 쾌적한 환경이 조성되도록 유도할 수 있습니다.

출처 : 개발행위허가제도 길라잡이

유수전환시설의 폐쇄공

하이드로프트 — Thu, 5 Jun 2025 10:43:43 +0900

유수전환시설의 폐쇄공

1. 일반사항

가배수터널 및 제체내 가배수로의 폐쇄시기는 폐쇄공사 자체의 안전성을 위해 갈수기에 행하는 것이 좋다.
그러나 폐쇄공으로 유수를 차단함으로써 하류의 수리권자에 큰 피해를 미칠 것으로 판단되는 경우에는 그 피해를 방지하기 위하여 댐 지점 하류의 잔유량이 많은 시기 혹은 비관개기에 행하는 것이 바람직하다.

2. 가배수터널의 폐쇄공

폐쇄 플러그(plug)의 소요길이는 타설면의 전단응력, 활동 및 폐쇄주변의 고정 등을 고려하여 결정한다.
폐쇄 콘크리트와 암반을 밀착시키기 위한 콘크리트 그라우팅은 필수적이며, 폐쇄공사는 갈수기를 이용하여 짧은 시간내에 완료해야 하므로 그라우팅한 콘크리트가 빨리 냉각, 응고되게 한다.
그라우팅 콘크리트의 급속 응고를 위해 그라우팅 파이프의 간격은 조밀해야 하며, 가능한 한 온도가 늦은 물을 사용하여 최종 목표온도를 암반의 온도와 비슷하게 한다.

3. 제체내 가배수로의 폐쇄공

제체내 가배수로를 폐쇄하려면 가배수로 유입구에 설치된 스루스 게이트, 로울러 게이트 혹은 스탑로그에 의해 유수를 차단하고 콘크리트를 충전한다.
스루스 게이트나 로울러 게이트의 경우에는 유수의 차단시 수압이나 문받이 부분에 미치는 마찰저항, 부력 등의 외력에 대해 충분한 여유를 가지고 수문의 자중만으로 가배수로가 차단되도록 설계한다.
수문의 자중이 부족할 경우에는 콘크리트 등으로 차단을 보강하는 경우도 있다. 최근에는 차단 작동이 가장 확실한 로울러 게이트가 가장 많이 사용되고 있다.
스톱로그에 의한 물막이는 시간이 많이 걸리므로 하천유량이 작은 경우를 제외하고는 잘 사용되지 않는다.

출처 : 댐 설계기준

유수전환 가배수로

하이드로프트 — Thu, 5 Jun 2025 10:03:58 +0900

유수전환 가배수로

1. 일반사항

가. 입구부의 수리설계

홍수시 가배수로 입구부의 접근유속 분포는 입구부 부근의 지형에 따라 복잡하게 나타나므로 접근유속을 고려하여 입구부의 수위를 결정한다.
가배수로 입구는 홍수에 의하여 가물막이가 침식되지 않는 위치에 설치한다.

나. 도수부의 수리설계

홍수를 하류로 유도하는 도수부는 설계유량을 충분히 송수하는 것이 중요하므로 수로단면 및 종단구배가 균일한 것이 바람직하다.
가배수로는 지형조건에 따라 만곡부를 설치해야 할 경우도 있으므로 만곡부에서의 횡단방향의 수면형을 고려한다.
도수부는 종단구배가 급할수록 큰 유량을 도수할 수 있어 수리적으로는 유리하지만, 유속이 빨라져 홍수시 토석류로 인해 수로바닥 및 암반에 침식작용이 발생될 수 있다는 점을 감안한다.

다. 출구부의 수리설계

출구부는 하류수위 등에 상관없이 항상 유수전환 유량의 배수가 가능하도록 설계한다.
출구부와 하류 하상의 표고차가 크지 않을 경우에는 출구를 완만하게 하도와 연결한다.
출구부 법선과 하류 하도법선의 각도가 큰 경우에는 하도폭이나 유량 크기에 따라 출구의 홍수가 대안을 침식할 우려가 있으므로 필요한 대책을 수립한다.
가배수로를 통과한 유속은 빠르므로 하도 연결부가 침식되지 않도록 한다.

2. 가배수터널

가. 배치 및 위치

가배수터널은 하천의 선형, 본체 굴착면에서의 거리, 터널 길이 등을 고려하여 좌안 또는 우안에 배치한다. 또한 공사용도로로 사용할 경우에는 도로의 배치 등 경제성을 비교하여 결정한다.
입구의 위치는 홍수시 붕괴에 의한 입구 폐쇄를 방지하기 위하여 주변의 산지가 안정된 곳을 택하고, 주변에 산사태 등이 발생할 위험이 있다면 대응책을 수립한다.
또한 출구를 게이트 등으로 막아 폐쇄할 경우에는 침수에 따른 사태가 일어나지 않도록 적절한 조치를 취한다.

나. 가배수터널의 단면형

가배수터널의 단면형에는 원형, 표준마제형(2r 정마제형), 3r 정마제형 및 포장형(2r, 2.4r) 등이 있다. 원형은 수리상 및 외압에 대한 라이닝의 안정성에서 가장 유리하며, 마제형은 시공면에서 유리하여 많이 채택하고 있다.
가배수터널은 운영시 통상 압력터날이 되며 설계수두가 10m 이상인 경우에는 터널단면형으로 원형이 적합하고 10m 이하는 표준마제형이 적합하다. 굴착암반이 양호단 소단면의 경우에는 포장형이 구조적으로 적합하다.
터널의 상류단에는 나팔형 유입부를 설치하여 가급적 유입손실을 작제 할 필요가 있으나, 여타 구간에 대해서는 동일 단면형으로 한다. 터널 단면적의 크기는 설계홍수량, 가물막이와 본댐과의 높이 관계, 암석의 종류 및 시공법 등을 고려하여 결정한다.

다. 가배수터널의 수로경사

가배수터널의 유입구와 유출구의 표고는 해당 지점의 지형에 따라 정해지므로 수로경사는 이에 맞추어 가능한 한 터널 전 길이에 걸쳐 단일 경사로 계획한다.
가배수터널 유입부와 유출부의 표고차가 클 경우, 수로경사는 상류단의 유입에 급경사 부분을 두어 터널 유입부에서의 흐름을 안정시키는 경우도 있고, 이와 반대로 하류단의 유출부에 급경사 부분을 두어 하류 하천과의 접속부에 연결하기도 한다.

라. 가배수터널의 평면곡선

가배수터널의 평면선형은 직선이 가장 바람직하지만 대부분의 경우에는 지형, 지질 등에 의해 곡선부가 들어가는 선형이 되며, 이경우의 곡률반경은 터널 직경의 10배 이상으로 하는 것이 좋다.

마. 가배수터널의 콘크리트 라이닝

가배수터널 굴착부가 콘크리트 라이닝 없이도 충분히 견딜 수 있는 암반으로 판단될 경우, 터널 유입부 및 유출부의 일부 구간은 콘크리트 라이닝을 하고 나머지 구간은 전체 둘레 혹은 상반부분을 숏크리트로 처리할 수 있다.
가배수터널의 콘크리트 라이닝 시행 여부는 구조적 안전측면도 고려해야 하지만, 터널의 홍수 소통능력과 관련된 조도계수와 소요 통수단면적의 크기에 따라서도 달라진다. 일반적으로 라이닝의 시행은 구조적, 수리적으로 유리하지만 가배수터널의 폐쇄문제도 함께 고려하여 결정해야 한다.
콘크리트 라이닝의 두께는 일반적으로 경암 부분에서는 30cm 이상, 보통암 부분에서 40cm 이상으로 하고 있으나 암질의 물리적, 역학적 구조 등을 충분히 조사하여 결정한다.

바. 가배수터널의 소요 갯수

가배수터널의 수는 설계홍수량의 원활한 소통, 터널 단면의 구조적 한계, 터널 전용계획, 최종 폐쇄 등의 여러가지 사항을 충분히 고려하여 결정하며, 설계홍수량이 클 경우에는 2개 이상의 복수터널을 설치할 수 있다.

사. 가배수터널의 유입부

터널 유입부의 위치는 가물막이의 세굴, 침식 및 손상, 터널 입구측 산지부의 붕괴로 인한 가배수로의 폐쇄위험, 취수시설 및 댐 부대시설의 배치 등을 종합적으로 고려하여 결정한다.
유입부의 선형은 등고선에 직각방향으로 하고, 터널 입구와 접속되는 유입수로(개수로)는 현 하천특성을 고려하여 원활한 접속이 이루어지도록 한다.
터널 입구는 일반적으로 터널 상부가 암반일 때는 터널직경의 1~2배, 토사일때는 터널직경의 2~3배되는 피복토가 있는 지점에 설치한다.
터널과 댐 본체 기초굴착 지점간의 거리는 터널 및 댐 본체 기초굴착시 발파로 인해 발생할 수 있는 기초지반 이완 등을 고려하여 통상 터널직경의 3배 이상 또는 20m 이상 되도록 한다.

3. 제체내 가배수로

제체내 가배수로는 전면 또는 부분 가물막이 방식 모두에 설치할 수 있으며, 전면 가물막이시 설치되는 가배수터널로는 처리할 수 없는 큰 홍수를 가급적 제체를 월류시키지 않고 소통시키기 위해서 설치하는 경우도 있다.
제체내 가배수로의 위치는 타설 블록의 중앙부에 설치하는 것이 일반적이지만, 홍수 방류시설이나 댐내 갤러리(gallery) 등을 고려하여 블록의 경계부에 설치할 수도 있다.
제체내 가배수로의 단면 형상은 일반적으로 원형 또는 상부 반원 하부 사각형으로 2~4m 정도의 단면폭으로 계획한다.
제체내 가배수로의 종단경사는 일반적으로 시공이 용이하도록 수평으로 한다.

4. 가배수거

가배수거는 유수전환 대상 홍수량이 너무 커서 가배수터널이나 제체내 가배수로로 처리하는 것이 비경제적일 때 댐 제체의 한쪽 끝 부분에 개수로 형태로 설치하는 방식이다.
가배수거 방식은 타 유수전환 방식에 비해 공사비가 싸고 공기가 짧은 이점이 있다. 그러나 댐의 기초굴착 공사를 하천의 전 단면에 걸쳐 한꺼번에 할 수가 없기 때문에 댐 본체의 콘크리트 타설이나 축조 공정에 제약을 받는다.

출처 : 댐 설계기준

유수전환 가물막이

하이드로프트 — Wed, 4 Jun 2025 15:09:43 +0900

유수전환 가물막이

1. 가물막이와 가배수로

가물막이는 가배수로와 연계하여 유수전환 기능을 발휘하는 것이므로 가물막이와 가배수로 규모는 가장 합리적이고 경제적인 조합이 되도록 계획한다.
가물막이 위치는 댐 지점의 지형 및 지질에 제약을 받지만, 댐 본체의 굴착계획에 약간의 변경이 생겨 댐축이 다소 이동한다든지 굴착심도가 깊어지더라도 가물막이의 기초까지 영향을 주지 않으면서 댐 본체 공사를 위한 작업장 확보가 가능한 곳을 선택한다.
대규모 필댐에서 가물막이 형식을 필댐으로 채택할 경우에는 가능한 한 가물막이를 본댐의 일부로 활용한다.

2. 가물막이의 설치시기

가물막이의 설치시기는 과거의 수문자료로부터 갈수가 예상되는 시기를 택하는 것이 좋고 공사는 가급적 단기간에 실시한다. 다만 홍수기 말기의 기후와 하천수량에 따라 비홍수기 전부터 시공할 수도 있다.
가물막이 공사는 다음 홍수기 이전에 완료하는 것을 전제로 축제재료의 사전 비축과 충분한 시공장비를 확보한다.

3. 가물막이의 높이

상류 가물막이 높이는 가배수로 입구측 설계수위에 파랑 등을 감안하여 0.5m 정도의 여유고를 더하여 결정한다.
가배수로 입구측 설계수위는 대상 홍수량, 가배수로 단면 및 경사, 저수지 홍수조절능력 등과 함께 수리적으로는 수로 입 출구의 손실수두와 수로 자체의 마찰손실 및 만곡손실 등을 고려하여 결정한다.
하류 가물막이의 높이는 일반적으로 출구측 하천수위 이상으로 한다.

4. 가물막이의 형식

가물막이의 형식은 설계홍수량, 지형, 하천경사, 하상퇴적물의 깊이와 종류, 시공기간 및 가물막이 재료 등을 고려하여 결정한다.
콘크리트 가물막이는 중력식 무근콘크리트와 옹벽식 철근콘크리트가 있다.가물막이는 가설 구조물이므로 지진, 온도응력 등을 고려하지 않고 영구 구조물보다 낮은 안전율로 설계한다. 하류측 콘크리트 가물막이는 월류로 인해 수압이 상하류면에 교대로 작용할 가능성이 있으므로 중력식 형식을 취하는 것이 좋다
흙 댐이나 사력댐 형식의 가물막이는 공사중에 홍수 월류시 파괴될 우려가 높으므로 가물막이 사면을 콘크리트 혹은 아스팔트 피복공으로 보호하거나 사력층 표면을 철사망으로 피복하는 등의 처리로 단시간 동안의 월류수에 대해서는 견딜 수 있도록 한다. 한편 지수 형식에는 중앙 콘크리트 지수벽, 점토 코어형 지수벽, 강판 지수벽, chemical grouting 등이 있다.

출처 : 댐 설계기준

유수전환 설계일반

하이드로프트 — Wed, 4 Jun 2025 09:35:42 +0900

유수전환 설계일반

1. 유수전환 설계시 고려사항

일반사항

유수전환은 댐 공사기간 중 하천의 유수를 분류시킴으로써 댐 건설공사가 지장을 받지 않도록 하는 것을 말한다.
댐 건설기간 중 유수전환시설의 규모는 소요경비와 예상피해 규모를 적절히 조화시킬 수 있도록 다음 사항을 종합적으로 고려하여 결정한다.

댐 지점의 홍수특성
유수전환 대상 홍수량의 규모
상류 기존 댐의 존재 여부
수질오염 통제의 필요성

유수전환 유량의 규모결정

유수전화 대상 홍수량은 유수전환시설 공사비와 이 시설이 없을 경우에 예상되는 피해를 규모별로 비교하여 가장 경제적인 규모를 선택한다
유수전환시설의 설계홍수량을 선택하는데 고려할 사항은 다음과 같다.

댐 건설기간
홍수시 공사중이거나 부분 완공된 공사의 파괴로 인한 예상 피해액 규모
건설공사의 지연으로 인해 발생하는 총 피해액 규모
홍수로 인한 유수전환시설의 파괴가 댐 현장 작업자와 하류 주민의 안전에 미치는 영향

2. 유수전환 방식의 선정

.유수전환시설은 댐 건설공사기간 중에 가장 적절하게 홍수를 처리할 수 있으면서 공사비와 시설파괴 위험도 사이의 적정점을 찾아 최적의 규모로 계획해야 한다. 따라서 유수전환 방식은 다음 사항을 고려하여 선정한다.

하천유량
댐 지점의 지형(하폭 및 하천의 만곡도) 및 기초지질, 하상 퇴적물 두께
댐 형식 및 높이
사업의 긴급성과 하류의 안전성
방류설비, 취수설비 등의 타 구조물과의 관계
가물막이와 가배수로와의 관계
댐의 건설기간과 가배수로의 통수시기
가물막이 월류시의 피해규모

가물막이는 전면 가물막이와 부분 가물막이 방식이 있으며, 댐 지점의 지형 및 지질, 하상 형태, 홍수량 크기, 공사 규모 등을 고려하여 경제적이고 안전한 방식을 선택한다.
전면 가물막이 : 댐 형식에 관계없이 하폭이 좁은 곳에 적합
부분 가물막이 : 하폭이 넓고 하천유량이 많은 곳에 적합

3. 유수전환 대상 홍수량

유수전환 대상 홍수량은 댐 지점에서 예상되는 홍수의 특성, 공사기간, 댐의 형식, 공사중에 홍수로 인한 예상 피해액의 규모 등을 고려하여 결정한다.
필댐에서 가물막이의 월류에 의해서 시공중의 제체나 하류에 중대한 피해가 예상될 경우에는 유수전환 대상 홍수는 20~25년 빈도의 홍수량을 채택하는 것이 일반적이다. 그러나 비홍수 기간중에는 시공할 수 있는 소규모댐의 경우에는 5~10년 빈도의 홍수량을 채택하기도 한다.
필댐 중 CFRD(콘크리트 표면차수벽형 석괴댐)와 같이 공사중 월류에도 제체에 큰 피해가 없는 경우에는 2~5년 빈도의 홍수량을 채택할 수 있다.
콘크리트댐은 특수한 경우를 제외하고는 공사중의 월류가 치명적인 피해를 끼치지 않는 것이 보통이므로 1~2년 빈도의 홍수량을 채택하게 된다.

출처 : 댐 설계기준

부속 수리구조물 저수지 물순환설비(수중폭기장치)

하이드로프트 — Mon, 2 Jun 2025 09:49:38 +0900

부속 수리구조물 저수지 물순환설비(수중폭기장치)

1. 설계일반

저수지 물순환설비는 심수층의 수질개선, 인의 용출억제, 조류의 증식제어, 냄새문제 해결과 발생방지 등을 위하여 설치한다.
물순환설비는 대상 댐의 성층강도, 수심변화 등 물리적 환경과 수온, 조류 등의 수질현황, 물순환설비별 적용 가능성 및 경제성 등을 고려하여 계획한다.

2. 물순환설비 방식

물순환설비 방식에는 전층을 순환하는 전층폭기 방식, 밀도 차이를 이용하여 순환하는 전층폭기 방식, 밀도 차이를 이용하여 순환하는 밀도류 확산방식, 심수층에 공기를 공급하기 위한 심층폭기 방식 등이 있다.
우리나라에서는 전층폭기 방식이 일반적으로 사용되며, 이 방식은 호수 전체를 혼합 순환하여 수표면과 바닥과의 수온 차이를 3℃ 이하로 작게 유지하여 저층수의 수질개선 뿐만 아니라 유해조류 억제, 악취 방제 등에 효과적이다.
전층폭기 방식에는 간헐식(공기양수통형) 방식, 산기식 방식, 대류식(펌프양수형 등) 방식이 있다.

3. 대상 수면적 설정

물순환설비를 활용하여 수질개선을 목표로 하는 수면적을 설정하며, 현장 실측 자료 또는 수질예측 결과를 바탕으로 조류 발생, 심층 혐기화 발생 지역을 설정한다.
기본적으로 규모가 작은 저수지는 수면적 전체를 대상 수면적으로 설정하나, 규모가 큰 저수지는 개선이 필요한 일부 지역을 대상 수면적으로 설정할 수 있다.
물순환설비는 취수탑으로부터 일정거리(100m 등) 이상 이격하여 상류 쪽에 설치하되, 저수지내 수심분포를 고려하여 강한 성층이 발생될 것으로 예상되는 지역, 댐 가장자리의 정체수역, 조류 집중발생 지역 및 영양염류 농측 지역 등을 고려한다.
물순환설비는 설치와 컴프레서와의 연결성 등의 시공성 및 유지관리 용이성을 고려하여 설치 위치 및 배치 형태를 결정한다.

4. 설계절차

물순환설비의 설계는 일반적으로 다음 절차에 따라 수행한다.

댐 환경분석 및 대상 수면적을 설정한다.
댐 운영패턴 및 환경에 따른 설치가능 방식을 검토한다.
설치 목적을 고려한 폭기량 및 설비용량을 정한다.
설비 방식별 전력비 등 경제성을 분석한다.
설치 방식을 선정한다.
설치 위치 및 배치 형태를 결정한다.

출처 : 댐 설계기준

부속 수리구조물 어도

하이드로프트 — Fri, 30 May 2025 17:07:06 +0900

부속 수리구조물 어도

1. 일반사항

댐 건설시 어도설치 목적은 유용한 수산자원의 보호와 자연상태계의 보전을 위하여 회유성 어류들의 이동이 가능하도록 하여 물고기가 살기 좋은 하천 상태를 유지하도록 하는데 있다.
댐에 설치되는 어도는 수산자원의 보호적인 측면보다 자연생태계의 보전적인 측면이 강하므로 대표어종에 한정치 말고 가능한 한 서식하는 물고기들이 사용할 수 있도록 어도 형식을 결정한다.
어도는 어류의 진입과 소상이 용이하여야 하며, 구조가 간단하고 견고하며 유지관리가 쉬워야 한다.
이 설계기준에 규정하지 않은 기타 사항은 「하천설계기준·해설(한국수자원학회, 2009)」의 기준을 따른다.

2. 어도의 형식

어도 설계기 어도 형식별 특징을 충분히 검토하고 다음 조건에 적합한 형식을 선정한다.

대상으로 하는 하천유량, 수위의 범위
어도의 유량
대표어종의 소상능력의 한계치
입지조건 및 경제적 조건
설치대상 댐의 특수성
유지보수 등

어도의 형식은 크게 풀(pool)식, 수로식, 조작식 등으로 분류되며 그 종류는 다음과 같다.

풀식 어도 : 계단식, 아이스하버(ice harbor)식, 버티칼 슬롯(vertical slot)식
수로식 어도 : 도벽식, 인공하도식, 데닐(denil)식, 횡구배 돌붙임식
조작식 어도 : 엘레베이터식, 리프트(lift)식, 갑문식, 피시펌프(fish pump)식, 볼랜드(borland)식
기타 어도 : 암거식(culvert), 혼합식, 복합식(hydrid)

댐의 경우에는 상 하류의 수위차가 크기 때문에 조작식 어도의 엘리베이터식, 리프트식, 볼랜드식 등을 주로 많이 사용한다.

엘리베이터식 어도는 엘리베이터 상자에 어류를 모이게 한 후 이를 수직으로 들어올리는 구조로서, 어류가 제 힘으로 이동할 수 없는 낙차가 큰 높은 댐에 적합하다.
리프트식 어도는 엘리베이터식 어도와 같은 원리로 물고기를 댐 사면이나 주변의 경사면을 따라 설치된 레일을 따라 저수지 상부까지 들어 올려 저수지에 방류하는 방식으로 댐이 완공된 후에도 적은 비용으로 설치할 수 있다.
볼랜드식 어도는 상 하류의 수위치가 큰 경우에 댐 상 하류단에 각각 수조 및 수문을 설치하여 상 하류의 수문조작에 의해 어류의 이동을 가능케 한 일종의 갑문식 어도이다.

3. 어도의 설계조건

어류가 어도를 통하여 소상하기 위한 전제조건은 다음과 같다.

어도내 최대유속이 어류의 돌진속도보다 작을 것
흐름이 안정되어 어류가 쉽게 피곤하지 않고 유영할 수 있을 것
어류가 어도내에서 휴식을 취할 수 있는 적당한 공간이 있을 것
수심이 충분히 확보되어 어류의 유영능력을 최대한 발휘할 수 있을 것

어도에서 어류의 소상에 필요한 유량은 많을수록 좋으나, 어도의 기능을 유지하지 위한 최소유량은 소상촉진 최소유량으로 한다.
어도의 폭은 댐에서 방류할 수 있는 유량(통수량), 소상 어류의 종류과 크기 등을 고려하여 댐 길이의 1~15% 범위에서 결정하며, 평수기의 유량이 모두 어도로 유하할 수 있을 정도로 하는 것이 좋다.
어도의 길이는 저수지의 높이와 경사에 의해서 결정되며, 길이가 너무 긴 경우에는 소상어류가 피로하지 않도록 중간 휴식터 등을 설치한다.
어도의 경사는 댐의 경사와 이용 어류의 다양성을 고려하여 현지 여건에 적합하게 정한다.
어류가 어도를 소상할 때는 하천의 가장자리를 따라서 이동하므로 어도는 하천의 양안에 설치하는 것이 바람직하다.

4. 어도의 설계절차

어도의 설계는 다음 5단계의 절차에 따라 진행한다.

기본자료의 수집 및 분석
설계조건 설정
어도 기본설계
어도 상세설계
어도시설 유지관리계획 설계

5. 어도의 부대시설

어도에 필요한 부대시설에는 통수량 조절장치, 유인수 장치, 찌꺼기 제거용 스크린, 입구보호설비, 계수 관찰장치, 유지관리설비 등이 있다.
부대시설은 어도형식을 고려하여 필요한 시설을 설치한다.

출처 : 댐 설계기준

부속 수리구조물 상시 및 비상방류설비

하이드로프트 — Fri, 30 May 2025 09:33:39 +0900

부속 수리구조물 상시 및 비상방류설비

1. 일반사항

상시 및 비상방류설비(low-level outlet, bottom outlet)는 여수로와 함께 저수지의 저류수를 안전하게 배제시킬 수 있는 구조물로서 큰 댐에는 반드시 설치하며, 콘크리트댐은 댐체 내에 설치하고 필댐은 공사비 절감을 위해 유수전환시설인 가배수터널 내에 설치하는 것이 일반적이다.
비상방류설비는 저수지 초기 담수시, 운영시 또는 유지관리시 저수지를 비워야 할 경우에 비상시에 사용되며, 여수로 웨어마루 이하의 저류수를 가능한 빠른 시간 내에 안전하게 배제시킬 수 있는 시설물이다.
상시방류설비는 생공용수, 농업용수, 하천유지용수 등 하류 용수공급을 위해 항상 운영되는 시설로서 방류관의 규모는 비상방류설비보다 작은 것이 보통이며, 경제성이 있을 경우에는 유출부에 소수력 발전설비를 설치하기도 한다.

2. 형식 선정

상시 및 비상방류설비의 형식은 유량조건, 압력조건, 제체 및 유량조절 구조물의 구조조건, 방수 처리상의 제약, 지형조건 및 유지관리상의 문제 등을 고려하여 선정한다.
방류관은 관내의 유황이 전 길이에 걸쳐 관수로 흐름이 되는 전관수로형과 관의 도중에서 단면이 확대되어서 개수로 흐름으로 되는 반관수로형으로 나눌 수 있다.

3. 규모 결정

상시 및 비상방류설비는 영구설비로서 유입구는 사수위보다 높게 설치하여 저수지 운영기간 동안 퇴사에 의해 유입구가 막히지 않도록 한다.
비상방류설비의 방류능력은 저수지 유입량을 감안하여 그 기능이 충분히 발휘될 수 있도록 하되, 수위의 급저하, 하류하천의 피해, 저수지 주변 사면의 슬라이딩 등이 없도록 한다.
비상방류시 가능한 한 저수지를 단기간에 배제하는 것이 바람직하므로 비상방류설비 규모를 최대한 크게 계획하나 배제대상 저수용량의 규모, 저수지 유입량의 크기, 하류하천의 상태 등을 고려하여 비상방류관의 규모와 배제기간을 결정한다.
저수지 배제기간 산정시 저수지용량 중, 홍수조절용량과 사수량은 고려치 않으며, 일반적으로 여수로로 방류할 수 없는 여수로 월류웨어 마루표고 이하를 대상으로 한다.

4. 유입구 형상

방류관 유입구에는 위험한 공동현상이 일어나지 않도록 적당한 나팔형으로 한다. 공동현상에 대하여 허용부압은 3N/㎠ 이내로 한다.
나팔형은 가급적 실험에 의해서 결정하는 것이 좋다. 나팔형에 실험곡선이 사용될 경우에는 방류관 단면형상에 관계없이 타원곡선을 사용할 수 있다.

5. 공동현상

방류관은 소정의 방류능력을 확보하고, 또 위험한 공동현상이 발생하지 않아야 한다. 공동현상에 대한 안전성에 대해서는 가급적 실험에 의해서 확인하는 것이 좋다.
공동현상의 발생을 방지하기 위해서 방류관 출구 부근의 관 단면적을 점축시키고 아울러 문틀홈, 트랩(trap)안 및 트랩과 제체 하류면 연속부 부근 등 국부적으로 부압이 발생하기 쉬운 곳에 통기공을 설치할 수 있다.

6. 반관수로형 방류관의 개수로부

반관수로형 방류관의 개수로부는 공동현상의 발생을 피하는 형식을 취하고 또 유적의 증대에 대해서 지장이 없는 단면을 가져야 한다.
개수로 시점에는 수문의 진동을 고려하여 충분히 큰 공기구멍을 설치한다. 공기구멍의 설계는 방류관내 허용부압수두를 1.5~2.0m 정도로 하고 공기관내의 풍속을 45m/s 이하로 하는 것이 좋다.

7. 고압수문 및 밸브

수두 25m 이상 및 방류량 5㎥/s 이상인 경우, 방류관의 고압수문 또는 밸브는 유량조건, 압력조건, 댐의 형식 및 방류관의 구조, 유지관리상의 문제 등을 고려하여 그 형식을 선정하고 예비수문을 설치한다.
수두가 25m 미만 혹은 방류량 5㎥/s 미만인 경우의 수문 또는 밸브는 해당 수두에 맞추어서 선정한다.

출처 : 댐 설계기준

부속 수리구조물 배사설비

하이드로프트 — Thu, 29 May 2025 10:32:12 +0900

부속 수리구조물 배사설비

1. 일반사항

저수지 퇴사방지를 위한 기본적인 방법은 저수지 준설과 배사설비를 통한 배사가 있으며, 비상방류설비를 배사설비로 이용할 수도 있다.
저수지로 유입하는 하천은 배수효과(backwater)로 인해 삼각주 형성과 하상상승으로 인한 홍수소통에 방해를 주므로 이에 대한 검토와 함께 배사계획을 수립한다.

2. 저수지 퇴사제거 방법

저수지 배사계획은 저수지 상류측에 발달하는 삼각주에 의한 이수용량 감소와 저수지의 밀도류 형성 등을 고려하여 수립한다.
저수지로부터 배사방법은 이용용량과 배사구의 기능과 관련이 있으며, 저수지에 직접 적용될 수 있는 기법으로는 침사지, 상류측 침사용 댐과 배사용 우회 배수로, 저수지 준설, 배사설비 등을 고려할 수 있다.

3. 침사지

침사지는 저수지의 직상류에 설치하고 매년 우기 전과 큰 홍수 후에 준설한다.
침사지는 하도의 규모, 유입랴으 유입 유사농도 등을 고려하여 설계한다.
침사지 퇴사량은 필요에 따라 제거 또는 준설하여 퇴사기능을 유지할 수 있도록 한다.

4. 침사용 댐과 배사용 우회배수로

침사용 댐은 저수지에 유입되는 유송토사를 저감하기 위해 보조댐을 저수지 유입부에 설치하는 시설이다.
침사용 댐 하류수위와 본댐의 상류측 수위는 본댐 저수지 퇴적 방지에 유리한 조건으로 한다.
배사용 우회수로는 홍수시에만 가동되며, 우회수로가 퇴적물에 의해 막히는 것을 방지하기 위하여 충분한 소류력이 유지되도록 한다.

5. 배사시설

댐의 배사시설은 배사기능이 원활히 이루어질 수 있도록 저수지 퇴사 정면에 설치한다.
배사시설은 항상 운영되지 않아 침전물 전문 진행에 따라 막실 수 있으므로 배사시설을 청소하기 위해 분사기를 설치한다.

출처 : 댐 설계기준

부속 수리구조물 취수설비

하이드로프트 — Thu, 29 May 2025 09:16:17 +0900

부속 수리구조물 취수설비

1. 일반사항

취수설비는 생활, 공업, 농업, 하천유지용수 및 발전용수 등 각 목적에 적합한 용수를 안정적으로 취수, 공급할 수 있는 규모로 계획한다.
취수설비는 취수 및 유지관리가 편리한 위치에 설치하며, 도수로는 공사중의 임시시설인 유수전환 가배수로를 활용하는 것이 가능하다면 겸용하여 설계하는 것이 경제적이다.
취수설비는 작용하는 수두의 높고 낮음에 따라 심층 취수설비, 표층 취수설비 및 선택 취수설비로 구분하며 와류발생 및 공동현상에 의한 피해가 발생하지 않도록 설계에 유의한다.
취수설비의 적절한 유지관리를 위해 비상수문이 필요할 수 있다.

2. 취수탑 및 도수로

취수탑은 자중, 수압, 수충압 및 지진시 관성력 등을 고려하여 구조적으로 안전하고 누수가 발생하지 않도록 설계한다.
가배수터널을 도수로로 이용할 경우, 가배수터널은 취수탑과 연결에 적합하고 지반이 양호한 지점에 설치한다.
가배수터널 단면은 최대 취수량 및 가배수량 모두 충분히 방류할 수 있는 충분한 크기로 계획하며, 시공 및 유지관리를 위해 내경은 최소 1.6m 이상으로 하는 것이 바람직하다.

3. 심층 취수설비

심층 취수설비의 유입부는 고유속에 의한 공동현상, 진동 등의 모든 수리조건에 안전해야 하며 구조물 설계는 간단하고 경제적이며 많은 유량을 유입시킬 수 있어야 한다.
취수설비에서의 유량은 오리피스 흐름으로 아래식에 의하여 산정한다.

유입구 형상은 대칭형의 Bell Mouth 형상으로 하는 것이 바람직하며, 유입구는 다음과 같은 조건을 고려하여 설계한다.

공동현상이 발생치 않을 것
동수경사선의 연속적인 감소
미소한 수두손실
진동이 없을 것
경제적 설계 등

4. 표층 취수설비

표층 취수설비는 취수시 공기혼입, 수두손실, 공동현상과 진동의 증대, 부유물 흡입 등의 피해를 끼치므로 와류 현상을 방지할 수 있도록 최소한의 수심을 가진 구조로 설계한다.
농업용수 취수시 저온취수는 농작물 냉피해를 입히므로 약층(변수층) 이하에서의 취수를 피해야 한다.

5. 선택 취수설비

저수지내 수질변화에 따른 양질의 물을 취수하거나 탁수의 장기 방류 및 부영양화의 경감을 위하여 선택 취수설비를 설치한다.
선택 취수설비는 저수지내 적절한 수질과 수온의 물을 취수할 수 있는 구조로 취수설비 입구에 설치한다.

6. 급기공

급기공은 취수설비의 운영시 발생되는 공기를 방지하거나 원활히 배제할 수 있는 시설로 설치한다.
급기공 설계시 모형실험에 의해 위치 및 규모를 결정하는 것이 바람직하며, 급기공 규모는 최소 10cm 이상의 직경으로 하는 것이 바람직하다.
급기공의 소요 공기량은 미국육군공병단의 「Hydraulic Design Criteria」를 참조하여 결정할 수 있으며, 계획 최대취수량의 15%를 소요 공기량으로 결정해도 좋다.
급기공 규모는 결정된 소유 공기량에서 급기공내의 최대풍속은 45m/s를 기준으로 하여 관 내경을 정한다.

출처 : 댐 설계기준

부속 수리구조물 용어의 정의

하이드로프트 — Wed, 28 May 2025 09:01:17 +0900

부속 수리구조물 용어의 정의

취수 : 생공, 관개 및 발전 등을 위하여 저수지의 물을 끌어오는 것
배사 : 퇴적을 방지하기 위하여 저수지에의 유입토사를 배출시키는 것
상시 및 비상방류설비 : 상시 또는 비상시 저수지 수위조절, 댐 하류 하천유지유량 조절 등의 목적을 위한 설비
어도 : 어도는 하천에 어류의 이동을 곤란 또는 불가능하게 하는 장해물이 있을 경우에 어류의 이동을 원활하도록 만들어진 수로 또는 장치
소상 : 어류가 하천을 거슬러 올라가는 것
강하 : 어류가 하천을 내려가는 것
어도입구 : 어도의 하류단에서 소상한 어류의 어도 진입구
어도출구 : 어도의 상류단에서 상류하천으로의 출구
소상로 : 어류를 어도입구로 유도하는 수로
회유 : 어류가 산란, 생육 등을 위해 또는 계절에 따라 정기적 또는 일시적으로 이동하는 것
저수지 물순환설비(수증폭기장치) : 심층수와 표층수의 순환 및 공기 공급 등으로 조류증식 억제 및 심층산소 증가를 통한 수질개선 시설

출처 : 댐 설계기준

여수로 수리모형실험

하이드로프트 — Tue, 27 May 2025 09:09:12 +0900

여수로 수리모형실험

여수로의 방류능력 및 방류수가 구조물이나 하류 하상에 미치는 영향에 대해서 수리학적 이론 및 공식, 기존의 모형실험 결과 및 실측자료에 의하여 신뢰할 만한 판단을 할 수 없는 경우에는 수리모형실험으로 구조물에 대한 각종 수리량 자료 실측을 통한 수리현항 및 수리학적 특성을 파악하여 설계에 대한 검토와 재해의 미연 방지책을 강구한다.
수리모형실험은 원형에서의 수리현상을 일정한 상사법칙에 따라 모형을 제작하여 수리인자를 계측하고 원형에서의 값으로 환산하여 수리특성을 파악하는 것이다. 이를 위해서 우선 원형에서의 정확한 자료와 설계조건 등을 파악하여 모형을 제작한다.
여수로 모형실험은 개수로 실험으로 중력이 유체의 운동을 지배하므로 관성력과 중력의 비인 푸루드수가 모형과 일치되도록 하는 푸루드 상사법칙을 적용한다.
모형의 축척은 여수로 웨어마루에서 월류수심을 7.5cm 이상 확보하여 점성 및 표면장력의 영향이 최소화되도록 축척 규모를 정한다.
수리모형 실험을 필요로 하는 사항들은 다음과 같다.

여수로 위치, 형식의 선정과 기능의 검토
여수로 조절부의 홍수 배제능력의 검토
여수로 급경사수로의 선형과 단면형상의 결정
감세공의 감세기능
하류하천의 유황과 보호대책의 검토

출처 : 댐 설계기준

여수로 수문 설계

하이드로프트 — Mon, 26 May 2025 08:48:19 +0900

여수로 수문 설계

1. 수문의 선정

여수로 수문은 다음 사항을 고려하여 선정한다.

수압, 빙압, 지진, 토압, 기타의 외력에 대하여 충분히 견고할 것
개방시에 수류를 저해하지 않도록 충분한 경간과 권양고를 가지며, 개폐운전은 용이, 신속, 확실할 것
충분한 수밀성을 가지고 있을 것
경제적이고 내구성이 있으며 수리, 검사가 용이할 것
홍수의 상승속도에 대응되는 조작이 가능할 것
요구되는 홍수위 조절의 정확도를 가지고 있을 것
하천의 유하 부유물, 유목 및 자갈, 모래의 유입에 대하여 안전할 것

수문에는 여러 가지 형식이 있으나 대규모 댐에서는 조작의 확실성, 유지 및 수리의 편리성, 확실한 수밀성 등을 고려하여 인양식 수문(lift gate), 전동식 수문(rolling gate), 테인터 수문(tainter gate), 드럼 수문(drum gate) 등을 사용한다.

2. 수문 설계

수문 권양기에는 비상용으로 예비동력 설비를 설치한다. 또한 수문의 사고를 고려하여 주 수문은 2개 이상으로 한다.
수문 구조의 원칙

댐의 수문(밸브 포함)는 개폐가 확실하고, 또한 필요한 수밀성 및 내구성을 가져야 한다.
댐 수문의 개폐장치는 수문의 개폐를 확실히 할 수 있는 구조로 한다.
댐의 수문은 예상되는 하중에 대하여 안전한 구조로 한다.
수문이 있는 여수로에는 예비 수문, 측구 등의 대체설비 외에 별도의 예비 여수로를 둘 수가 있다. 그러나 댐의 보수를 할 경우에 저수지 수위저하를 쉽게 할 가능성이 있을 때는 예비 수문을 설치할 필요가 없다.

수문이 파랑 등에 의한 월파에 대해서도 안전하도록 하기 위해 월류형 여수로인 경우, 수문 본체의 높이를 수직인양 형식은 계획홍수위에 30cm를, 래디얼(radial) 형식은 50cm를 추가한 수치 이상의 높이로 하고 있다.
월류형 여수로의 인양식 수문을 최대로 인양할 때, 수문의 하단 및 월류형 여수로에 설치된 교량, 권양기 기타 댐마루 구조물은 계획홍수위에 해당하는 유수의 월류수면에서 1.5m 이상의 간격을 둔다. 단, 월류수심이 2.5m 이하인 경우에는 월류수면에서 1.0m 이상의 간격을 둘 수 있다.

출처 : 댐 설계기준

여수로 배수공과 유목받이

하이드로프트 — Fri, 23 May 2025 10:34:12 +0900

여수로 배수공과 유목받이

1. 배수공

여수로의 조절부 커튼 그라우트(curtain grout)의 하류부에는 배수구를 설치하여 침투수를 안전한 위치까지 도수하여 방류시킨다.
급경사수로 굴착 사면의 빗물이 측벽마루의 뒷면에 침입하지 않도록 배수장치를 설치한다.
여수로의 측벽과 바닥 라이닝 하부에 배수공을 설치하여 압력을 경감시키고, 간선 배수관을 두 줄 이상 설치하여 침투수를 배출시킨다.

2. 유목받이

유목, 흙 모래 등의 유입에 의해서 여수로가 손상 또는 폐쇄될 우려가 있을 경우에는 접근수로 또는 그 상류에 적절한 방지시설을 설치한다.
유목받이 종류는 월류웨어에서 다소 떨어진 곳에 검불막이를 세우거나 상류에 띄운 통나무 또는 드럼통을 연결한 것을 가로질러서 방지하는 방법 등이 있다.

출처 : 댐 설계기준

여수로 감세공

하이드로프트 — Fri, 23 May 2025 10:05:59 +0900

여수로 감세공

1. 감세공의 기능

여수로의 급경사수로 하류단에는 고유속의 방류수가 갖는 높은 에너지에 의하여 댐 본체, 여수로 구조물, 하류하천 관련 구조물이 파괴 또는 침식되는 것을 방지하기 위하여 감세공을 설치한다.
감세공의 대상홍수량은 설계홍수량을 기준으로 하되, 경제적 관점에서 댐 본체에 위험을 주지 않는다면 감세공에 다소의 피해를 주더라도 하류하천의 설계홍수량을 감안하여 감세공을 설계할 수 있다.
급경사수로를 통과한 유량은 하류부에서 도수 전후의 수심관계가 유량변화에 선형적인 것이 아니고 작은 유량에서 더 불리한 상태가 될 수가 있으므로 감세공의 규모는 설계홍수량 뿐만 아니라 여러 가지 크기의 유량을 대상으로 검토한다.

2. 형식의 선정

방류수의 높은 에너지를 감세시키려면 소정의 수로구간 내에서 도수를 발생시켜 고속사류를 상류로 변화시켜 하류하천에 유하시켜야 한다. 이 경우에는 도수 후의 수위가 하류수위와 일치되게 한다.
도수에 의한 감세의 형식을 취하는 것이 곤란할 경우에는 방사형식, 확산식, 버킷식에 의해 댐 직하류의 세굴을 방지한다. 감세공 형식은 하류수위와 도수위의 관계, 지형 및 지질조건 등을 검토하여 소요 공사비를 감안한 기술적 판단에 의해 결정하고 현상해석이 곤란할 경우에는 모형실험에 의하여 설계를 확정한다.
여수로의 감세공 형식에는 크게 플립버킷형(flip bucket), 정수지형(stilling basin), 잠수버킷형(submerged bucket) 세가지가 있으며 다음의 요소를 고려하여 감세공 형식을 선정한다.

채용하고자 하는 감세공의 수리특성
댐 본체와 감세공의 위치관계(거리, 표고 등)
여수로 본체의 수리, 구조특성
감세공 부근의 지형, 지질, 수리특성(하류수위, 유황 등)
하류하천 부근의 경지, 택지, 공작물의 위치(거리, 표고 등) 및 중요도

일반적으로 하류수위가 도수 후의 수심과 거의 일치할 때는 정수지형을 채택하며 이 형식의 감세방법은 수리학적으로 가장 안전하다. 반면, 하류수위가 도수 후의 수심보다 현저하게 낮을 때는 플립버킷형을 채택하나 이 경우에는 지질 및 지형 등 제 조건이 좋아야 한다. 그리고 하류수심이 도수 후의 수심보다 높을 때는 잠수버킷형을 주로 채택한다.

출처 : 댐 설계기준

여수로 급경사수로

하이드로프트 — Thu, 22 May 2025 08:59:49 +0900

여수로 급경사수로

1. 선형

급경사수로 평면형의 부적당한 만곡은 일정치 않은 흐름으로 충격파를 일으키므로 가능한 한 만곡이 작은 평면형을 선정하며, 직사각형의 단면을 원칙으로 한다.
급경사수로를 부득이 만곡시켜야 할 경우에는 흐름이 상류상태에 있는 부분에서 만곡시키되, 가능한 한 수면폭의 10배 이상의 큰 곡률반경으로 한다.
굴착량 절감 등 경제적인 면을 고려하여 수로폭을 수축시킬 경우에는 횡파, 파의 처오름 및 월류, 불안정한 유황 등이 발생되지 않도록 점진적으로 수축시킨다.
급경사수로 폭을 확대할 경우에도 원활한 유황과 완전한 확대효과를 내기 위해서 확대폭 각도를 적절하게 정한다. 급경사수로의 확대 각도는 다음의 한계각도 이내로 한다.

수로폭의 확대

수로바닥의 종단경사는 급경사수로 지점의 지질, 지형학적인 제한인자를 고려하여 결정하되, 가급적 급변화가 되지 않도록 한다. 급경사수로의 경사는 원칙적으로 상류부에서 완만하고 하류부에서 급하게 한다.
급경사수로의 종단경사 변화부의 철형 부분의 곡선은 포물선 식에서 유래한 다음식에 의한다.

급경사수로의 종단경사 변화부의 요형 곡선부의 최소 곡률반경은 아래식으로 주어지는 기준을 따르며, 최소한 수심의 10배 이상의 값을 취한다.

2. 급경사수로 측벽

급경사수로는 어느 부분에도 댐 본체나 여수로의 안전에 지장을 주는 월류를 일으키게 해서는 안 된다. 따라서 여수로의 급경사수로에는 특히 많은 여유고를 주어 구조물의 안전을 도모한다.
급경사수로 측벽의 여유고는 계획홍수가 방류될 때의 수심, 유속의 함수로서 아래의 식을 이용하여 산정한다. 그러나 가능최대홍수가 방류될 때 수로 측벽에 손상이 생기더라도 댐체의 안전에 영향이 미치지 않을 경우에는 가능최대홍수량 기준의 여유고를 고려할 필요가 없으나 흐름이 측벽을 월류하지 않도록 한다.

3. 급경사수로의 라이닝

급경사수로의 바닥과 측벽은 고속류의 난류에 의해서 일어나는 침식을 방지하고 장기간 매끈한 표면을 유지할 수 있도록 콘크리트 구조물로 하며, 콘크리트 두께는 최소 30~40cm로 하되 시공성과 운영중 세굴 등을 고려하여 결정한다.
철근은 온도변화에서 산출한 철근량 또는 콘크리트 단면의 0.2%중 큰 값을 취한다.

4. 급경사수로의 이음

급경사수로에서는 콘크리트 라이닝이 하류로 이동하지 않도록 횡단방향으로 적당한 간격의 키(key) 및 수축 이음매를 설치한다. 키의 간격은 시공속도와 경사각도 등을 고려하여 결정한다.
수축 이음의 간격은 일반적으로 10~15m 정도로 하며, 유수에 의한 이음부의 파괴를 방지하기 위하여 이음 하류 모서리는 모따기를 한다.
급경사수로의 이음매는 반드시 콘크리트면에 직각으로 설치한다. 그러나 콘크리트면이 예각으로 되면 구석부분의 콘크리트는 시공상 공극이 생기기 쉽고 약점이 되므로 이음매를 피한다.

5. 급경사수로의 공기혼입장치

급경사수로내 평균유속이 12~15m/s 이상이면 공동현상에 의한 손상이 발생하기 시작하며, 유속이 20m/s 이상이면 수로표면이 매끈하고 수로경계면이 흐름의 유선과 동일하더라도 공동현상에 의한 손상을 방지하기 어렵다.
고유속의 흐름이 발생하는 대규모 댐의 여수로에는 공동현상(cavitation)으로 인한 급경사수로의 콘크리트 표면손상을 방지하기 위하여 적절한 공기혼입장치(air entrainment device)를 설치한다.

급경사수로에서의 공동현상에 의한 손상가능지점

여수로 흐름의 공기혼입은 고유속이 작용되는 동안에 공동현상의 침식작용(cavitation pitting)으로 인한 피해방지를 위해 효과적으로 사용된다.
댐에서 사용되고 있는 공기혼입장치는 다음 세가지 종류가 있다.

굴절형(deflector-type) 공기혼입장치
벽단식(offset-type) 공기혼입장치
홈형(groove-type) 공기혼입장치

우리나라에서는 굴절형과 벽단식의 단점을 보완하기 위하여 이 두 종류를 혼합한 형태의 공기혼입장치를 주로 많이 사용하고 있다.

출처 : 댐 설계기준

여수로 조절부

하이드로프트 — Tue, 20 May 2025 08:59:57 +0900

여수로 조절부

1. 월류웨어

여수로의 웨어는 원칙적으로 그 평면형이 직선형이고, 방류시 효율이 높은 단면형으로 한다.
조절형 여수로에서는 설계홍수량 뿐만 아니라 수문을 부분적으로 열었을 때의 유량도 감안하여 부압이 발생하지 않도록 웨어의 단면형과 수문의 위치를 결정한다.
웨어의 단면형은 칼날웨어의 통기된 수맥의 하부경계와 같은 형상을 갖게 되는데 웨어단면은 설계수두, 웨어 상류면의 경사 및 웨어의 높이에 따라 다르게 된다.
설계수두는 유량계수 결정에 크게 영향을 끼치며 최대 총수두의 75~80% 정도로 정하는 것을 권장한다.
웨어마루면의 부압이 크게 되면 공동현상으로 인하여 웨어마루면이 손상될 우려가 있다. 공동현상이 일어나지 않도록 하기 위하여 미국개척국(USBR)에서는 He / Hd (최대수두 / 설계수두) 가 1.33을 초과하지 않도록 하고 있으며, 미국육군공병단(USACE)에서는 부압이 -5m보다 낮지 않도록 권장하고 있다.
월류웨어의 표준마루 형상은 미국개척국과 미국육군공병단 수로실험소(WES)의 두 가지를 많이 사용하고 있다.

2. 측수로식 여수로

측수로식 여수로는 설계홍수량에 대하여 웨어의 어느 부분도 수중웨어가 되지 않도록 설계한다. 또한 최대수위에 대하여 측수로내의 수면이 그 최상류단에서 월류수심의 2/3보다 높지 않도록 설계한다.
측수로 웨어마루 설계는 앞의 내용에 준하며 측수로의 단면으로는 사다리꼴이 가장 보편적이다.
측수로의 폭과 수심의 비가 작은 단면형을 갖는 수로가 수리학적으로 좋은 결과를 제공하므로 수로바닥의 폭을 가능한 한 작게 한다.
측수로는 콘크리트 구조물로 하며 암반기초에 설치한다.

3. 천이부

월류형 어수로에서 조절부는 댐과 직접 연결될 수 있으므로 월류수심이 제한을 받지 않도록 일반적으로 폭을 넓게 한다. 측수로식 여수로는 수로 단면이 보통 비대칭 사다리꼴로서 측수로내 흐름이 불안정하므로 측수로와 급경사수로 사이에 천이부를 설치하여 안정된 흐름이 급경사수로에 진입할 수 있게 한다.
월류형 여수로에서 천이부는 조절부의 월류량으로 인해 조절부 상류에 불리한 수위 상승 또는 저하가 생기지 않도록, 또 천이부내에 불리한 수면 저하, 심한 난류가 일어나지 않고 유하하도록 설계한다. 또한 이상홍수 유량에 대하여도 수위유량곡선 등이 현저히 변동하지 않도록 한다.
천이부 평면의 모양은 급경사수로의 흐름과 여수로의 방류능력에 큰 영향을 미치므로 편류를 방지하고 안정된 흐름을 유지하도록 조절부, 천이부, 급경사 수로가 동일 축에 있도록 한다.
천이부의 흐름이 비교적 급류인 경우에는 아래와 같이 천이부 시점과 종접의 최외측 유선을 연결하는 직선이 수로중심선과 거의 12.5˚의 각을 취한다. 또한 천이부에서 수면이 역경사 또는 극단적으로 감소되는 평면 및 종단형상은 피하도록 한다.

천이부의 폭변화

4. 조절부의 기초

여수로의 조절부의 기초는 그라우팅 또는 기타의 방법으로 지수를 확실하게 해야하며 조절부 하류에 불필요한 양압력이 발생되지 않도록 설계한다.
조절부 기초의 지수방법으로서는 그라우팅이 가장 보통이나 기초지반에 따라서는 표면 블랭키트 등에 의한 방법이 효과적인 경우도 있다.

5. 월류웨어의 안정

조절형 여수로의 월류웨어에 대한 구조계산은 다음 각 항에 대해서 그 안정을 확인 한다.

만수위, 수문 폐쇄
만수위, 수문 폐쇄, 임시수문 설치
만수위, 수문 폐쇄, 인접수문 개방

출처 : 댐 설계기준

여수로 접근수로

하이드로프트 — Fri, 16 May 2025 08:48:04 +0900

여수로 접근수로

접근수로에서 홍수를 안정적인 수리현상으로 웨어를 월류시킬 수 있도록 하기 위하여 접근수로에서 설계홍수량 규모에 대한 접근유속은 4m/s 이하가 되도록 한다.
접근수로의 수심은 월류수심, 유량 등을 감안하여 결정하며 웨어마루에서 접근수로 바닥까지의 깊이는 웨어마루에서 설계수두의 1/5 이상이 되도록 한다.

출처 : 댐 설계기준

여수로 계획

하이드로프트 — Wed, 14 May 2025 09:27:59 +0900

여수로 계획

1. 여수로 위치

여수로의 위치는 본댐과 더불어 경제성뿐만 아니라 친환경적인 측면을 고려하여 선정한다.
지형적 측면에서 여수로의 위치를 선정할 때 현장여건에 적합한 형식의 비교, 검토를 통하여 접근수로와 조절부가 댐 중심선과 이루는 각도, 여수로와 기존 하천과의 접속 문제 등을 고려한다.
필댐의 여수로는 댐 본체와 떨어져 저수지 주변의 자연지반에 설치하는 것이 적당하나, 그렇지 못할 경우에는 여수로 자체의 안전은 물론 댐 본체의 안전과 경제성 등을 고려하여 여수로 위치를 선정한다. 콘크리트댐의 경우에는 일반적으로 댐 본체에 여수로를 설치하는 것이 경제적이다.

2. 여수로 형식

여수로는 수리적, 경제적으로 유리하고 구조상으로도 안전한 형식을 선정한다. 따라서 가능한 한 직선 개수로형을 택하고 관수로형이 불가피할 경우에는 충분한 용량의 여유를 둔다.
여수로 형식에는 다음과 같이 여러 가지로 분류할 수 있으며 저수지 규모, 목적, 공사비 및 완전한 유지관리 가능성 등 여러가지 관련된 요소를 고려하여 여수로 형식을 결정한다.

조절부의 조절수문(제수밸브 포함) 유무에 따른 조절형과 비조절형
조절부의 수리특성에 따른 월류형, 측수로 유입형, 샤프트형
개수로형(자유낙하식, 월류식, 측수로식, 계단식)과 관수로형(터널 또는 암거식, 샤프트식, 사이폰식)

3. 여수로 규모

여수로 규모는 댐 및 관련시설을 종합하여 댐 전체의 계획이 가장 안정하고 경제적이 되도록 결정하며 댐과 여수로의 관계, 여수로와 보조여수로의 조합여부를 고려한다.
유입 설계홍수량을 수용할 수 있는 댐의 저류용량과 여수로 방류능력은 수문, 수리, 비용 및 예상 피해액 등 모든 관련 인자들을 고려하여 최상의 조합이 되도록 한다.
홍수 유입시 저수지 저류효과의 불확실성과 댐의 안전을 고려하여 여수로 규모는 PMF를 안전하게 방류할 수 있고 홍수위(FWL)에서 200년 빈도홍수의 첨두유입량을 방류할 수 있는 규모로 하는 것이 바람직하다.

4. 비상여수로

댐의 안전을 위하여 여수로는 가능한 한 큰 용량을 갖는 것이 필요하나, 이 월류능력 증대에 대해서는 공사비, 하류수로의 용량 등으로 제약을 크게 받는다. 따라서 위의 사항들을 검토하여 가능하다면 비상여수로를 설치하여 댐의 안전도를 증대시키기로 한다.
비상여수로는 가능최대홍수량이 유입되는 경우 등과 같은 비상사태시 주여수로와는 별도로 혹은 동시에 작동하여 댐의 월류를 방지하여 댐의 안전을 확보하는 역할을 한다.
정상적인 저수지 조작에서 비상여수로는 그 기능이 필요하지 않으므로 조절부 마루높이는 계획홍수위와 같거나 높게 위치시킬 수 있으며, 댐의 여유고를 고려하여 가능최대홍수 등 대상홍수의 저수지 추적에 의하여 결정한다.

5. 월류수면 상부구조물의 여유고

계획홍수량이 여수로에서 방류되는 경우, 여수로 월류부에 설치되는 수문과 교각 구조물간의 공간 높이는 월류수맥의 상부 경계면보다 1.5m 이상의 여유가 있도록 한다. 단, 월류수심이 2.5m 이하일 경우에는 여유고를 1.0m 정도로 취할 수 있다.
가능최대홍수량에 대해서는 이 여유고를 확보하지 않아도 좋으나, 흐름이 월류수면 상부구조물에 직접 부딪치지 않도록 한다.

6. 여수로의 구성

일반적인 개수로형의 월류식 여수로는 접근수로, 조절부, 급경사수로, 감세공 및 방수로의 5개 부분으로 구성되며, 각 부분은 설계홍수량을 안전하게 소통시킬수 있는 단면을 가져야 한다.

출처 : 댐 설계기준

여수로 설계일반

하이드로프트 — Tue, 13 May 2025 08:49:59 +0900

여수로 설계일반

1. 적용범위

이 장의 규정은 여수로를 구성하는 접근수로, 조절부, 급경사수로, 감세공, 방수로 및 수문 설계에 적용한다.

2. 용어의 정의

가. 여수로

여수로는 할당된 저류공간에 수용할 수 있는 용량을 초과하는 홍수량 또는 전환댐에서 전환계통의 용량을 초과하는 홍수량을 안전하고 효율적으로 방류할 수 있도록 하는 수로를 말한다.

나. 접근수로

여수로에 있어서 접근수로는 저수지에서 조절부에 이르는 수로를 말한다.

다. 조절부

여수로의 조절부는 저수지로부터의 방류를 제한, 차단하고 조절하는 여수로의 물넘이 부분을 말한다.

라. 급경사수로

급경사수로는 여수로 조절부의 말단에서 감세공 시점에 이르는 수로를 말한다.

마. 감세공

감세공은 여수로의 고유속 흐름을 댐 하루단의 세굴이나 침식 또는 인접 구조물에 손방을 주지 않도록 에너지를 감세시켜 하류하천에 이르도록 하는 부분을 말한다.

바. 방수로

방수로는 감세공으로부터 하류 하천에 이르는 수로를 말한다.

사. 수문

수문은 일반적으로 철제로 제작되며, 조절부에 설치되어 홍수방류량을 조절하는 설비를 말한다.

아. 공기혼입장치

급경사수로의 공기혼입장치는 고유속 흐름이 발생하는 댐의 여수로에 공동현상(cavitation)으로 인한 구조물의 콘크리트 표면 손상을 방지하기 위하여 설치되는 장치를 말한다.

출처 : 댐 설계기준

아치댐 응력해석 및 모형실험

하이드로프트 — Mon, 12 May 2025 10:21:06 +0900

아치댐 응력해석 및 모형실험

1. 일반사항

아치댐 위치와 형상의 결정은 단편적인 방법으로 얻는 것이 아니라, 각 댐 지점의 기초암반의 지형 지질적 특성을 고려하여 결정한다.
댐체의 응력해석은 그 형상 및 기초의 구속요건이 응력에 미치는 영향을 고려해서 댐체의 응력상태를 적절하게 판정하는 방법으로 계산하고, 필요한 경우에는 모형실험을 실시한다.
예비설계 단계에서 아치댐의 최적 위치와 형상을 결정하는 데는 시행착오의 계산이 필요하며, 일반적으로 간편한 해석법인 하중분할법을 이용한다.
마지막 단계에서 댐체 및 기초암반의 안정성을 정확하게 확인하기 위해 모형실험법과 유한요소법 등의 정밀도가 높은 해석법을 이용한다.

2. 하중분할법

하중분할법은 아치댐의 구조상의 복잡성을 구조해석이 가능한 2개 요소의 복합체로 간주하여 응력을 해석하는 방법으로 현재 아치 캔틸레버법이 널리 사용되고 있다.
아치 캔틸레버법은 아치댐을 아치 요소와 캔틸레버 요소의 2가지로 분할하며, 아치 요소와 캔틸레버 요소의 2가지로 분할하며, 아치 요소와 캔틸레버 요소의 교점에서 다음 6가지 성분의 변위를 일치시키는 방법이다.

아치 반경방향 변위
아치 접선방향 변위
수직방향 변위
아치 반지름방향 축 주위의 회전
아치 접선방향 축 주위 회전
연직방향 축 주위의 회전

하중분할법에는 다음의 3가지가 있으며, 댐의 형상, 기초의 구속조건, 기초암반의 성질, 설계 단계, 모형실험 결과 등을 고려해서 최적의 방법을 정한다.

중심 캔틸레버보 방법
반경방향 변위만을 고려하는 방법
반경방향, 접선방향의 범위, 비틀림 각의 세가지 성분을 고려하는 방법

3. 유한요소법

유한요소법(finite element method, FEM)은 아치댐을 면 또는 입방체로 이루어진 기하학적 모델로 구현하여 이를 수치적으로 해석하는 방법으로 댐을 연속체로 보고 해석한다.
유한요소법에 따르는 아치댐의 응력해석법은 다음과 같다.

쉘(shell) 요소를 이용해 쉘 이론에 근거해 해석하는 방법
3차원 솔리드 요소를 이용해 3차원 탄성체로서 해석하는 방법

아치댐의 구조상 응력상태가 가장 문제가 되는 착암면부 인근의 응력을 정확하게 파악하기 위해서는 3차원 탄성체로서 해석하는 방법이 적합하다.

4. 시공중 자중에 의한 응력계산

시공중인 댐의 자중에 의한 응력의 계산은 다음의 2가지 방법 중에서 1가지를 선택한다.

댐 형상 및 시공방법에 따라 자중을 캔틸레버보에만 부담시키는 방법
캔틸레버보와 아치에 분담시키는 방법

일반적으로 자중 전부를 캔틸레버보에 부담시키는 것으로 해서 응력계산을 실시한다.

5. 보조구조물의 응력해석

필렛, 전추력 블록, 중력 인공받침, 새들, 플러그, 날개벽 등의 보조구조물에 대해서 안정계산을 실시한다.
안정계산만으로 불충분하다고 판단될 경우에는 추가적인 모형실험을 수행하여 안정성을 확인한다.

6. 댐마루 여수로, 방류관, 통로 등이 있을 때 응력계산

댐에 댐마루 여수로, 방류관, 통로 등이 있는 경우에는 그 규모에 따라 계싼 또는 모형실험에 의해 댐의 국부적 또는 전체에 대해서 응력을 계산한다.

7. 모형실험법

응력계산만으로는 댐의 안정성을 판단하기 어렵다고 판단될 경우에는 모형실험을 병용한다.
모형실험법이란 상사율을 이용하여 실물의 아치댐과 역학적인 상사성을 갖는 모형을 제작하여 그 모형에 실제의 하중을 작용시켰을 때 발생하는 변위 측정치로부터 실물의 아치댐에 발생하는 응력의 변화를 예측하는 것이다.
댐 기초암반의 안전성을 모형실험에 의해 검토할 필요가 있는 경우에는 암반의 역학적 성질, 층리 및 단층 등의 약점을 모형에 포함하거나 부분 모형 중에 반드시 재현하고 외력과 각 댐체의 추력을 재해한 후 응력분포 및 파괴에 대해서 검토하는 것이 바람직하다.
지진시 댐의 진동 모드(mode) 및 응력분포 등을 조사하기 위한 진동모형실험은 진동대나 이에 대신할 수 있는 전자적 가진장치를 사용하여 수행한다.
일반적으로 모형실험은 그 결과의 신뢰성을 높이기 위해 모형의 수를 2개 이상으로 하는 것이 바람직하다.

출처 : 댐 설계기준

아치댐 형상의 설계

하이드로프트 — Fri, 9 May 2025 08:53:26 +0900

아치댐 형상의 설계

1. 댐 형상 설계시 고려사항

가. 댐 길이와 높이의 비율

댐 길이와 높이의 비율은 6보다 작으면 경제적인 것으로 되어 있으나, 이 기준에 만족한다 하더라도 댐의 건설비용과 여수로 건설비용 등을 복합적으로 고려하여 댐 형식을 결정한다.
댐 길이와 높이의 비율이 3보다 작으면 아치댐으로 가장 바람직히다.

나. 대칭성

응력분포의 관점에서 보면 아치의 형상은 대칭이어야 한다. 그러나 부득이 비대칭으로 설계할 때는 다음의 방법을 사용하여 비대칭성을 개선한다.

적절한 장소를 더 깊게 굴착한다.
인공적인 접안시설을 건설한다.
댐축을 재정리하거나 다시 설정한다.

개선이 불가능한 경우에는 2심원 아치댐으로 설계를 한다. 이 경우 아치형상의 연속성을 유지하기 위하여 좌 우측의 중심 캔틸레버(crown cantilever)를 포함하는 연직면에 따라 있어야 한다.

다. 계곡의 형태

댐의 중심각, 댐 높이 및 아치 형태 등의 요소가 서로 같다고 가정하면, 넓은 계곡에 적합한 아치댐은 협곡의 아치댐보다 캔틸레버의 강성에 대해 좀 더 융통성이 있다.

라. 캔틸레버 형상

넓은 계곡의 댐인 경우에는 고정하중에서 얻을 수 있는 최대의 효과를 얻는 것이 바람직하다.
중심 캔틸레버 형상은 상류측면이 기초를 절단하고 하류측면이 마루에서 돌출부분(overhang) 형태를 갖는 것이 바람직하다.

마. 아치 접안부

아치 접안부는 양호한 암반에 잘 연결되도록 이음부 등에 특히 주의한다.
접안부의 방향은 댐축에 연직으로 하는 것이 암반의 지지력 등에도 이점이 있다. 접안부의 반경방향 길이 전체를 암반과 연결시키기 위해서 과도하게 많은 양의 굴착이 필요하다면, 적은 양의 굴착을 수행하여 이용할 수 있는 다른 접안부 형상을 이용한다.
하류측 아치단면과 등고선과 나란한 선과의 사이각이 30˚보다는 커야 하며, 필렛을 이용할 경우에는 이 값은 45˚보다 커야 한다.

바. 아치형상 설계

아치형상은 대부분 일정한 두께를 갖는 것으로 하고 있다. 넓은 계곡에서 좀 더 균일한 응력분포를 얻기 위해 다음과 같은 몇 가지 기술적인 조치가 필요하다.

아치단면의 두께를 변화시키는 방법
삼심원 아치를 이용 하는 방법
타원형, 포물선이나 왜곡선형의 아치형상을 취하는 방법

암반에 작용하는 하류면 쪽으로 필렛(fillet)을 설치한다. 이 필렛을 설계할 때는 다음 사항을 고려한다.

필렛의 중심은 평면내의 원활한 곡선내에 있도록 한다.
아치의 하류형상과 댐의 양쪽 필렛 사이의 접선 궤적은 원활한 곡선을 나타내도록 한다.
필렛 반지름은 접안부에 전달되는 응력이 안전하게 향하도록 충분한 길이가 필요하다.

2. 아치형상

댐 형상의 설계는 계곡의 형상, 암반의 성상 및 홍수처리 방법을 고려하여 댐체와 기초암반의 안전을 확보할 수 있도록 한다.
아치형상은 좌 우 대칭이 바람직하나 지형에 따라서는 비대칭인 경우도 있다. 댐의 아치형상은 일정반경형, 일정각형, 부정반경형 등이 있다.

3. 아치댐의 기본형상 설계

아치댐은 기본적으로 3차원 특성에 지배되는 구조물이므로 기초암반의 성상, 계곡의 형상 등 여러 가지 요소에 의하여 기본형상을 달리한다.

가. 형상 설계의 요령

아치댐의 형상 설계는 댐체의 충심각 및 두께를 적절하게 정하여 댐체 응력의 균형을 잡도록 하고 기초암반의 안전을 기할 수 있도록 한다.
댐의 형상은 계곡의 형상, 암반의 성질 및 상태 등을 종합적으로 고려하여 결정한다.

나. 계곡 형상과의 관계

댐의 형상은 계곡의 견암선형에 근거해서 검토하며, 통상 댐의 중앙 연직단면적은 하류측에 캔틸레버보와 같은 형상으로 한다.
수평단면의 아치 곡선형은 단심원, 삼심원, 포물선, 쌍곡선 등을 이용해서 같은 두께 또는 변단면의 아치를 써서 아치응력을 조절한다.

다. 암반의 성상 관계

댐의 위치는 양암의 암질이 모두 견고하고 구조상 가능하며 취약부가 적은 지점을 택하고, 최종적으로 댐의 기초 부분에 대해서 현장시험을 통해 가장 안전도가 높은 지점을 선정한다.
기초암반으로 부적합한 곳이 포함된 경우에는 기반의 개량과 댐의 형상에 대해서 검토하며, 보통 다음과 같은 방법을 취하거나 댐의 두께를 두껍게 하는 경우가 있다.

중심각을 줄여서 아치추력의 방향을 개량한다.
수압면을 확대한다.
인공받침과 같은 보조구조물을 이용한다.

라. 암반의 탄성계수

기초암반의 탄성계수(Er)는 댐체 및 콘크리트의 탄성계서(Ec)와 더불어 댐의 응력 검토의 한 요소이다.

Ec/Er 가 클 때에는 아치의 하중 분담율이 크게 되어 크라운의 압축응력도 크게 나타나는 경향이 있는 점 등을 고려해서 댐을 설계한다.

마. 아치 접안부 형상

아치 종단과 암반과의 접촉면은 반경 방향으로 한다. 비반경 방향으로 굴착하면 암반 주위의 불록형상이 양호하지 못하고 균열의 원인도 된다.
캔틸레버보의 저면이 하류로 처지고 숄더(shoulder)가 얇을 때는 기초암반의 안정성을 잃는 경향이 있어 일반적으로 좋지 않다.

바. 기타 고려사항

여수로가 댐체에 설치되고 그 규모가 큰 경우에는 댐의 안전성에 큰 영향을 끼칠 수 있으므로 형상을 설계할 때 주의한다.
댐의 표면은 원활한 곡면으로 설계하여 한 곳에 응력이 집중되지 않도록 한다.

4. 보조구조물 설계

아치댐의 기초암반은 하상 부근뿐만 아니라 좌 우안 모두 견고하고 균일한 암반이 좋으며, 댐 부지의 지형, 지질상의 결함을 보충하기 위해 여러 가지 인공 받침 등의 보조구조물을 설치한다.

가. 전추력(thrust) 블록

전추력 블록은 댐마루 부근에서 골이 급하게 열려 있는 경우 또는 지질상의 결함이 있는 경우와 댐체와 암반 사이에 설치해 댐체로부터의 추력을 암반에 전달하는 것이다.
전추력 블록형상을 적절히 선정하여 댐 본체 형상이 지형 또는 지질상의 국부적 결함에 좌우되는 일이 없게 할 수 있다.
전추력 블록은 외하중으로 아치 전추력 및 상류측 수압을 받아 중력댐과 같이 전도와 활동에 대해 아치댐이 안정되게 한다.

나. 플러그(plug)

플러그는 지형에 깊은 틈이 있는 장소 또는 단층, 그 밖의 연약층을 제거한 자리를 채우는 콘크리트 부분으로 댐체의 기본형상과 구별해서 그 크기와 형상을 정할 수 있다.
플러그는 보통 중력댐으로 설계되어 전도와 활동에 대해 검토하나, 플러그 형상이 큰 경우에는 3차원 유한요소법과 모형실험에 의해 아치부와 일체화 된 구조물로서 안정성 검증이 필요하다.

다. 중력 인공받침과 날개벽

중력 인동받침(중력댐)은 아치댐 상부 부근에 지형 또는 지질상의 결함으로 아치 전추력을 그 부근의 기초암반에 전달하지 못할 경우에 설치한다.
중력 인공받침은 보통 그 상류측에 날개벽(wing dam)과 함께 설치한다.

라. 새들(saddle)

새들은 기초암반에 작용하는 응력을 완화하기 위해 아치댐 본체와 기초암반 사이에 설치한다.
새들 두께를 적절히 조정하여 기초암반의 요철에 대처할 수 있으므로 아치댐 형상은 기초암반 형상에 의존하지 않고 계획할 수 있다.
굴착 중 판명된 지질상 결함으로 굴착선을 수정하는 경우에도 아치댐 본체의 변경 없이 새들 부분의 수정만으로 대처할 수 있다.


전추력(thrust) 블록	플러그(plug)

중력 인공받침과 날개벽	새들(saddle)

출처 : 댐 설계기준

아치댐 설계 일반사항

하이드로프트 — Fri, 2 May 2025 09:14:09 +0900

아치댐 설계 일반사항

아치댐은 댐체와 기초암반이 일체가 되어 저수지의 수압하중에 저항하는 구조물로서, 아치댐의 역학적 안정성은 기초암반의 안정성 여부에 달려있으므로 기초암반의 안정성을 충분히 고려하여 설계한다.
기초암반의 안정성 조건을 만족하는 아치댐의 설계는 시행착오법을 적용하고 있으나, 원활한 설계를 위해서는 댐 위치의 지형 지질적 특성, 아치댐의 형상을 나타내는 요소가 댐체 응력과 기초암반의 역학적 안정성에 미치는 영향 및 다른 댐의 설계 데이터 등에 대한 지식이 필요하다.
계측설비를 포함한 세부설계는 콘크리트 중력댐 편을 준용한다.
아치댐의 설계 절차를 개략적으로 나타내면 아래와 같다.

아침댐의 설계 절차

출처 : 댐 설계기준

아치댐 설계조건

하이드로프트 — Wed, 30 Apr 2025 08:32:35 +0900

아치댐 설계조건

1. 설계의 기본

아치댐은 댐에 작용하는 저수지로부터의 수압하중을 주로 아치작용을 이용하여 양안의 기초암반에 전달하여, 양안의 기초암반의 두께와 강도를 이용하여 수압하중에 저항하는 구조물로서 일반적으로 3차원으로 설계한다.
따라서 아치댐에서는 중력댐과 같이 수압하중에 저항하기 위한 댐 자체의 자중을 필요로 하지 않고, 콘크리트의 강도를 최대한으로 이용한 댐 형상이 선정된다. 이 때문에 기초암반에 작용하는 단위면적당 하중이 커지므로 견고하고 강도가 높은 기초암반이 요구된다.
이와 같이 아치댐은 댐체와 기초암반의 강도를 최대한 이용하는 구조물이며, 설계에 있어서는 댐체의 응력을 정확하게 산정하고, 기초암반의 안정성을 충분히 확인할 필요가 있다.
아치댐의 구조적 안정성에 관한 조건은 다음과 같다.

댐체 내부응력은 콘크리트의 허용응력을 넘지 않을 것
댐체와 기초암반의 접촉면 및 기초암반 내의 취약한 면은 전단에 대해 안정할 것

2. 콘크리트

가. 콘크리트의 재료특성

설계에 반영하는 콘크리트의 재료특성은 콘크리트의 탄성계수, 단위중량, 포아슨비 및 열팽창계수 등이 있다.
콘크리트의 단위중량은 실제로 사용하는 재료와 배합한 콘크리트로 시험을 해서 그 결과에 의해 정한다.
설계에 쓰니는 탄성계수의 값은 지속하중을 받는 경우의 크리프(creep)의 영향을 고려해서 일반적으로 2×10^4 ~ 3×10^4 MPa 범위의 값을 채용한다.
콘크리트의 포아슨비(Poisson ratio)는 재료, 재령 및 배합의 영향을 받으며, 실험은 포화된 상태의 콘크리트로 행하는 것이 보통이다.
예비설계와 시험을 하지 않고 설계하는 경우에는 보통 다음 값을 사용한다.

나. 콘크리트의 강도

콘크리트의 재령기준 및 설계기준강도는 91일 강도를 기준으로 한다.
콘크리트의 배합강도는 소요 압축강도를 조합해서 응력효과를 고려한 수정계수 및 강도의 변동계수를 고려하여 정하는 할증계수로 보정해서 계산한다.
콘크리트의 재령기준, 소요강도, 안전율 및 할증계수에 대해서는 중력댐과 동일하게 사용한다. 단, 아치댐에서는 댐체의 조합응력 상태가 강도를 뚜렷하게 좌우하므로, 이 영향을 고려한 수정계수를 정해서 다음식으로 배합강도를 구한다.

3. 기초암반

가. 기초암반의 전단마찰 저항력, 탄성계수, 변형계수

기초암반의 전단마찰 저항력, 탄성계수, 변형계수는 원칙적으로 현장시험을 실시하고, 그 결과와 암반의 성상을 고려해서 판정한다.
현장시험은 콘크리트 중력댐의 경우와 같은 방법으로 실시한다.

나. 기초암반의 안전율

댐체와 기초암반과의 접촉면 및 기초암반내의 취약한 면의 전단마찰 저항력은 전단력에 대하여 필요한 안전율을 갖도록 하며, 필요한 경우에는 국소 전단마찰 안전율로 구한다.

다. 기초암반에 요구되는 특성

아치댐의 기초암반으로 전달되는 하중은 수평방향으로 작용하므로 연직단층 등의 연직방향으로 연결된 연약면이 설계상 문제가 되는 경우가 많다. 또한 수압하중이 작은 상부표고의 기초암반에는 아치경간(arch span)이 켜지고 반대로 아치경간이 작은 하부표고에는 수압하중이 커지므로 아치댐 기초암반은 모든 표고에 걸쳐 높은 강도가 요구된다.
아치댐 부지에 요구되는 조건은 다음과 같다.

댐 지점의 계곡형상이 비교적 급한 협곡일 것
기초암반의 강도가 클 것
하류측에 충분한 두께의 기초암반이 존재할 것

아치댐으로 불리한 부지 조건은 다음과 같다.

하류측으로 계곡이 열린 지형 또는 하류측의 기초암반 두께가 얇은 지형
상 하류 방향으로 주행하거나 하류측에서 지표로 빠지는 연직단층
아치부 양안에 출현한 취약대

4. 하중과 외력

가. 하중 및 지진력

아치댐 설계에 고려하는 하중은 콘크리트 중력댐과 동일하며, 여기에 아치댐은 얇은 구조물이므로 온도하중과 크리프 및 건조수축의 영향을 특별히 더 고려 한다.
온도규제를 하기 위해 필요한 콘크리트의 역확산률, 열전도율, 비열 등의 실험치에 의해 정하는 것이 바람직하다.
지진의 영향을 고려한 내진설계는 내진설계에서 정하는 기준을 따른다.

나. 온도하중

온도하중은 수축줄눈의 그라우팅 후에 예상되는 내부온도의 변화량에 의해 정한다.
댐의 응력을 계산할 때 아치댐의 내부온도와 외부온도와의 차이에서 온도강하만을 고려해도 무방하다. 그러나 낮고 얇은 댐과 기초의 안정을 검토하는 겅우에는 온도상승에 대하여 검토할 필요가 있다.
댐의 내부온도에 의한 응력을 구하는 경우에는 단면내 평균온도, 상 하류 방향 및 상 하류면 가까이 형성되는 온도경사 등의 인자를 고려한다.
예비설계시에는 USBR에서 제시한 기존 아치댐 재료를 기초로 하여 온도 변화량을 나타낸 다음 식(8.2)를 이용한다. 이때 아치의 이음 그라우팅을 연평균 기온에서 실시할 경우에는 F/2 값을 채용한다.

다. 하중조합

하중은 저수지의 수위에 따라 그 조합을 달리하게 되며, 아치댐의 하중조합은 다음과 같다.

아치댐의 하중조합

저수지의 수위상태	설계하중
저수지의 수위상태	자중	정수압	지진시 동수압	빙압	퇴사압	지진 관성력	양압력	온도하중
설계홍수위	O	O	X	X	O	X	O	O
상시만수위	O	O	O	(O)	O	O	O	O
저수위	O	O	O	X	X	O	O	O
저수지에 물이 없는 경우	O	X	X	X	X	O	X	O

주) 1. 지진의 경우 진도법 채택시 수평방향만 고려

2. 저수지에 물이 없는 경우는 지진력을 1/2만 적용

출처 : 댐 설계기준

아치댐 설계일반

하이드로프트 — Fri, 25 Apr 2025 08:50:29 +0900

아치댐 설계일반

1. 위치결정

아치댐(arch dam)의 위치는 계곡의 높이에 대한 폭의 비, 계곡의 형상, 기초암반의 조건, 수문 수리학적 조건 등을 고려하여 결정한다.
댐에 작용하는 외력을 아치작용에 의해 지지하려면 댐 하부기초와 댐 양쪽 끝의 기초에서 모든 하중을 받게 되므로 이와 같은 댐 기초는 반드시 좋은 암반 조건이어야 한다.
아치댐은 기초조건이 만족스럽고 댐의 길이(L)와 높이(H)의 비(L/H)가 3 이하인 협곡에 주로 건설된다.
아치댐을 설치할 수 있는 위치는 예상되는 홍수량을 월류시킬 수 있는 충분한 월류폭이 가능하거나 다른 형태의 홍수방류시설의 설치가 가능하여 홍수를 조절함으로써 홍수피해를 막을 수 있는 지점이어야 한다.

2. 형식결정

아치댐의 안정성은 기초암반 안정성에 의존하므로 그 기초암반은 하상뿐만 아니라 좌 우안 모두 견고하고 균일한 암반이어야 한다.
아치댐은 3차원 구조물로서 중력댐과 같이 그 형상을 계곡형상에 맞춰 자유롭게 선정할 수 없다는 단점이 있다.
따라서 댐 부지의 지형, 지질상의 결함이 있을 경우에는 굴착에 의하거나, 인공받침 등의 추가 구조물을 설치하여 아치형상을 대칭으로 하는 것이 좋다.

3. 암반의 안정성

아치댐은 그 역학적 안정성을 기초암반의 두께와 강도에 의존하는 구조물이기 때문에 아치댐을 설계하는 댐 지점은 그러한 특성을 구비하여야 한다.
기초암반은 중력댐에 비해 견고한 암반이 필요하므로 단층, 절리, 층리(bedding) 등과 같이 불연속면이 발달한 암반은 아치댐 기초로 적당하지 않다. 특히, 퇴적암 지반은 가장 적합하지 않으며, 셰일, 점판암, 사암 등도 만족한 기초지반은 될 수 없고 풍화가 심하거나 풍화가 진행 중인 암반은 모두 적당하지 않다.
아치댐의 댐축은 지형적으로 계곡 폭이 가장 좁은 곳이 유리하다고는 할 수는 없다. 이것은 아치댐은 역학적 안정을 확보하기 위해서 하류측 기초암반의 두께를 필요로 하므로 아치댐의 위치는 댐 위치에서의 지형 조건보다 오히려 하류측 지형 조건에 의하여 정해지는 경우가 많기 때문이다.

출처 : 댐 설계기준

롤러다짐 콘크리트댐 확장레이어공법

하이드로프트 — Wed, 23 Apr 2025 08:42:20 +0900

롤러다짐 콘크리트댐 확장레이어공법(ELCM)

1. 설계일반

확장레이어공법(extended layer construction method, ELCM)은 3cm 내외의 슬럼프치를 갖는 콘크리트를 사용하여 세로이음을 설치하지 않고 연속하여 복수의 블록을 한번에 타설하고, 가로이음을 매설 거푸집과 진동줄눈절단기 등에 의해 조성하는 일종의 면상공법으로 통상 콘크리트 중력댐에 적용된다.
ELCM은 종래 주상블록공법에 의해 축조하는 콘크리트댐과 그케 구별되지 않고 동일한 설계 요건으로 한다.

2. 온도규제

ELCM은 면상공법으로 가로이음을 설치하지만 주상블록공법에 비해 타설 구획이 넓어 일반적으로 온도규제가 불리하다.
따라서 사용되는 콘크리트 배합, 타설속도, 시공기간, 댐 지점의 연간 기온변화 등 계획 댐의 여건을 고려하여 온도규제 계획을 검토하고 적절한 대응책을 강구한다.

3. 콘크리트

ELCM에 사용되는 콘크리트는 설계에 지장이 없는 범위내에서 수화열에 의한 온도 응력이 저감되고 시공성이 용이하도록 한다.
댐 콘크리트와 공통되는 기타 사항에 대해서는 콘크리트 중력댐에 준한다.

4. 콘크리트의 시공

ELCM에 의한 댐 시공은 설계의 기본방침에 근거하고, 소요의 품질이 확실히 얻어질 수 있도록 한다.
ELCM의 콘크리트 시공은 RCD의 시공방법과 동일하게 가로이음을 매설 거푸집과 줄눈절단기로 설치하나, RCD와 달리 줄눈절단기에 의한 가로이음은 바이백(vi-back)에 의한 다짐을 완료한 후에 시공한다.

출처 : 댐 설계기준

롤러다짐 콘크리트댐 시공관련 설계 검토

하이드로프트 — Tue, 22 Apr 2025 09:33:52 +0900

롤러다짐 콘크리트댐 시공관련 설계 검토

1. 콘크리트 비비기 및 치기

가. 일반사항

RCD용 콘크리트는 매우 된비빔이고 시멘트풀이 적으므로 재료분리가 일어나지 않도록 콘크리트의 혼합에서 치기까지 다음 사항을 준수한다.
특히 적은 양의 시멘트풀이 일부분에 편중되지 않도록 균등하게 비빈다.
믹서에서 버킷이나 덤프트럭, 버킷에서 덤프트럭이나 다른 운반기계로 옮길 경우에는 토출구와 받침대의 거리를 짧게 하여 가능한 한 한꺼번에 토출하는 장치로 한다.
가능한 한 불도저 등으로 균질의 얇은 층으로 펴서 고른다.
정해진 횟수로 균등하게 진동롤러다짐을 실시한다.

나. 시험시공

시험시공은 본공사 전에 시공기술의 연습과 RCD용 콘크리트의 배합의 확인 등을 목적으로 실시한다.
시험항목은 각각의 현장에 필요한 항목으로 정하며, 일반적으로 다음 항목에 대하여 실시한다.

RCD용 콘크리트의 운반, 부리기, 펴고르기, 다짐의 방법
줄눈절단기에 의한 가로이음의 시공방법
시공이음의 처리방법
거푸집 사이, 이종 콘크리트 사이의 RCD용 콘크리트의 타설방법
단위수량의 변화에 의한 RCD용 콘크리트의 반죽질기, 다짐 특성의 변화
콜드조인트의 처리방법
RCD용 콘크리트의 배합이 특수한 경우에는 그 품질의 확인 등

다. 콘크리트 비비기

RCD용 콘크리트의 단위시멘트량 및 단위수량이 적으므로, 균질한 콘크리트를 얻기 위하여 충분한 비비기를 한다.
RCD용 콘크리트의 비비기에는 가경식 믹서 또는 강제 비빔형 믹서가 이용된다.

라. 콘크리트 운반

RCD용 콘크리트는 단위시멘트량과 단위수량이 적은 콘크리트로서, 비벼진 콘크리트는 치는 장소로 신속히 운반하고 운반중의 옮겨 싣기 횟수를 적게 하여 재료의 분리가 일어나지 않고 품질이 변화하지 않도록 한다.

마. 콘크리트 펴고르기

RCD용 콘크리트의 펴고르기는 다짐을 충분히 할 수 있는 두께로 하며, 운반중에 분리된 콘크리트는 거듭 비비기를 하여 균질한 상태가 되도록 한다.
펴고르기의 범위는 펴고른 후의 다짐을 소정의 시간내에 마칠 수 있는 범위로 하며, 펴고르기 방법은 댐축 방향을 원칙으로 한다.

바. 콘크리트 다지기

RCD용 콘크리트는 진동롤러에 의해 소정의 품질이 얻도록 가능한 한 신속하게 충분한 다짐을 한다.
진동롤러에 의한 다짐방법은 펴고르기 방향과 동일하며 댐축 방향을 원칙으로 한다. 다짐폭은 일반적으로 2m를 표준으로 하며 인접 Lane의 경계부분에 다짐부족이 생기지 않도록 겹침다짐을 하고 겹침폭은 2cm가 일반적이다.
RCD용 콘크리트를 비빈후부터 다짐 개시까지 시간이 많이 걸리면 충분한 다짐이 곤란하므로 가능한 한 빨리 다짐을 실시한다.

2. 양생

콘크리트는 타설후 경화에 필요한 온도 및 습도조건을 확보하여 충분히 양생하며, 습윤양생을 표준으로 한다. RCD공법에서는 시공기계의 가동 등을 고려하여 보통 스프링쿨러 등에 의해 살수양생을 한다.
한중콘크리트를 양생할 경우에는 콘크리트가 동결되지 않도록 다짐한 콘크리트의 표면을 방수매트 등으로 덮어 보온양생하고, 온도균열이 생기지 않도록 한다.

3. 거푸집

RCD공법에서 가로이음용 끝막이 거푸집은 종래 공법과 달리 1 리프트에서 설치하는 것으로 거치, 제거 및 이동이 용이하도록 한다.
상류 및 하류 거푸집은 종래 공법과 같이 대형 거푸집이 사용되며, 형상 및 위치를 정확히 유지하여 필요한 강도를 갖고 이동이 용이하도록 한다.
끝마무리 거푸집은 일반적으로 여름에는 콘크리트 타설후 12시간, 겨울에는 24시간 정도 경과한 후 콘크리트의 경화 정도를 확인하고 철거를 시작한다.

4. 콘크리트의 온도규제

RCD공법으로서 댐 콘크리트를 설계할 때 온도규제 계획을 수립하여 콘크리트의 수화열에 기인하는 온도균열이 발생하지 않도록 한다.
시멘트의 수화열을 억제하기 위하여 단위시멘트량은 댐 콘크리트에서 요구하는 강도, 수밀성 등의 조건을 만족하는 범위내에서 가급적 적게 사용한다.
댐 콘크리트의 타설중에는 온도균열을 방지할 수 있도록 타설하는 콘크리트의 온도를 규제하여 관리토록 하며, 콘크리트의 타설온도는 25℃ 이상에서는 치기를 금지한다.
콘크리트 다설시 온도를 억제하기 위하여 여름철에는 가급적 야간에 타설하고 살수하며, 특히 레이어가 최대가 되는 하상부에서의 콘크리트 타설은 기온이 낮아지는 시기에 실시하는 등 온도규제를 중복적으로 실시한다.
댐 콘크리트 축조시 최고온도(Tmax)를 규정하여 온도응력에 의한 온도균열이 발생하지 않도록 관리한다.

출처 : 댐 설계기준

롤러다짐 콘크리트댐 세부설계

하이드로프트 — Mon, 21 Apr 2025 10:56:36 +0900

롤러다짐 콘크리트댐 세부설계

1. 재료

가. 시멘트

RCD용 콘크리트에 사용되는 시멘트는 댐 콘크리트 사용에 적합한 것이라야 하며, 소요강도를 얻는 범위내에서 수화열의 발생이 적게 해야 한다.

나. 잔골재

잔골재는 댐 콘크리트의 사용에 적합하고 유기불순물 등을 함유하지 않고 깨끗해야 하며, 다짐이 쉽게 되도록 적절한 입도를 가진 골재를 선택하고 입도는 안정된 것이라야 한다.

다. 굵은골재

굵은골재는 댐 콘트리트의 사용에 적합하고 유기물을 함유하지 않고 깨끗해야 하며, 다짐이 쉽게 되도록 적절한 최대치수와 입도를 가진 것을 사용한다.
RCD용 콘크리트는 매우 된 반족이며, 운반수단으로서 덤프트럭을 사용하는 일이 많으므로 재료분리가 일어나지 않도록 한다.

라. 혼화재료

혼화재료는 댐 콘크리트의 사용에 적합한 것이라야 하며, 혼화재료의 선정과 사용방법은 반드시 시험에 의한다.
RCD용 콘크리트에 일반적으로 사용되는 혼화재는 플라이애쉬 등이 있으며, 혼화제는 AE감수제를 많이 사용한다.

2. 배합

가. 일반사항

콘크리트의 배합은 소정의 강도, 단위중량, 내구성, 수밀성을 가지며 경화할 때 온도상승이 작으면서 작업에 적정한 워커빌리티를 갖는 범위 내에서 단위수량을 적게 한다.

나. 배합의 종류

콘크리트 배합은 배합 구분에 따라 적절한 배합으로 한다.
RCD공법에서의 콘크리트 배합 구분은 기본적으로 종래 공법과 동일하며, 일반적으로 다음과 같이 구분된다.

내부 콘크리트 : RCD용 콘크리트, 내부 진동기로 다짐하는 콘크리트
외부 콘크리트
암착 콘크리트
끝마무리 거푸집용 콘크리트
구조물용 콘크리트

다. 굵은골재 최대치수

RCD용 콘크리트는 대단히 된비빔이기 때문에 굵은 골재 최대치수는 콘크리트의 제조, 운반, 타설공정에서 재료분리가 일어나지 않도록 한다.
굵은골재의 최대치수는 재료분리 및 시공의 용이성을 고려하여 보통 80mm를 사용하는 경우가 많다.

라. 반죽질기

RCD용 콘크리트의 반죽질기는 진동대식 반죽질기 시험기(VC 시험기)를 사용하여 측정하며 VC값으로 관리한다.
배합시험에서는 대형용기를 사용하나 현장관리시험에는 표준용기(소형 VC시험)를 사용하는 것이 일반적이다.

마. 공기랑

RCD용 콘크리트의 공기량은 표준시방배합에 의해 시험을 실시하여 정하며, 종래의 내부 콘크리트의 공기량보다 조금 적게 설정한다.

바. 단위수량

단위수량은 VC값과 밀접한 관계가 있으므로 골재의 입도, 입형에 따라 다짐이 용이하게 되는 범위내에서 최소가 되도록 시험을 실시하여 정한다.

사. 단위시멘트량

RCD용 콘크리트에서의 단위시멘트량은 소요 워커빌리티, 강도, 내구성 및 단위중량이 얻어지는 범위내에서 최소로 한다.
외부 콘크리트의 단위시멘트량은 단위수량과 강도, 내구성 및 수밀성 등을 고려하여 물-시멘트비를 결정한다.

아. 잔골재율(S/a)

잔골재율은 소요 워커빌리티가 얻어지는 범위내에서 VC값이 최소가 되도록 시험을 실시하여 정한다.

자. 배합설계의 순서

시방배합을 정하는 배합설계는 사용하는 시멘트의 종류, 골재의 입도, 콘크리트의 물-시멘트비 및 시험에서 목표로 하는 반죽질기 등의 모든 조건을 정한다.
배합설계의 순서는 다음과 같다.

단위수량을 정한다.
단위시멘트량은 1 에서 정한 단위수량과 소요을 물-시멘트비를 고려하여 정한다.
잔골재율(S/a)을 정한다.
필요시 시험을 실시하여 소요의 워커빌리티 및 강도를 확인한다.
이상의 결과에서 시방배합을 정하며, 현정 플랜트의 비빔결과에서 시방배합을 결정한다. 또한 펴고르기, 진동다짐의 결과로 필요에 따라 수정하여 시방배합을 결정한다.

시방배합은 배합설계로 하는 것을 전제조건으로 하며, 중요한 변화가 있을 경우에는 신속히 수정한다.
기타 배합설계 순서는 일반 콘크리트의 배합설계 기준에 따른다.

3. 이음 및 지수

가. 가로이음

가로이음은 댐의 제체내 불규칙적인 온도균열을 방지하기 위한 것이므로 진동줄눈절단기 등에 의해 정해진 위치에 확실히 설치한다.
가로이음의 지수 처리방법에는 지수판에 의한 방법이 일반적이다. 지수판의 배치는 기본적으로 종래 공법의 경우와 동일하며, 상류 고정 가로이음부에 지수판과 배수공을 고정하여 매립한다.

나. 수평시공이음

1) 시공이음의 처리

시공이음은 구조적으로 약점이 없도록 각 리프트 표면의 레이턴스 및 뜬돌등은 적절한 시기에 모터 스위퍼 또는 고압 세정기 등으로 제거한다.
그린컷 개시 시기는 보통 여름철에는 24~36시간, 겨울철에는 36~48시간 정도로 실시한다.

2) 모르타르 펴고르기

콘크리트의 확실한 부착을 위해 타설 전에 암착부 및 콘크리트 수평시공이 음면의 표면을 사전에 충분히 습윤상태로 유지하고 물을 제거한다.
그런 다음 타설직전에 모르타르를 바르고 펴고르기를 한다. 펴고를 때 모르타르의 두께는 암반면은 2cm, 시공이음면은 1.5cm를 표준으로 한다.

4. 제체 부속구조물

롤러다짐 콘크리트댐의 제체 부속구조물은 콘크리트 중력댐의 내용을 준용한다.

5. 계측설비

롤러다짐 콘크리트댐의 계측설비는 콘크리트 중력댐의 내용을 준용한다,

출처 : 댐 설계기준

롤러다짐 콘크리트댐 설계일반

하이드로프트 — Tue, 15 Apr 2025 09:58:04 +0900

롤러다짐 콘크리트댐 설계일반

1. 일반사항

롤러다짐 콘크리트댐(roller compacted contrete dam, RCCD)은 기본적으로 콘크리트 중력댐으로 그 설계기준 또한 콘크리트 중력댐의 기준을 따른다.
이 형식의 댐은 콘크리트댐의 장점을 살리고 필댐의 단점을 보완하면서, 콘크리트댐의 시공상 문제점을 개선하여 건설공기의 단축과 경제성을 높이고 콘크리트댐의 축조가 적합한 지점에서 댐 건설을 쉽게 하고 댐 지점의 지형, 지질 등 폭넓은 조건변화에도 대응할 수 있는 장점이 있으므로 이 상에서 다루는 설계기준은 합리적인 댐 시공을 위한 설계기준을 확립하는데 그 목적이 있음
롤러다짐에 의한 콘크리트댐을 축조하는 방법에는 크게 RCC공법과 RCD 공법으로 구분된다. 이 장에서는 국내에서 많이 적용하고 있으며, 종래의 주상블록식 타설공법과 동일한 수밀성을 갖는 RCD 공법에 대해서 기술한다.

2. RCD 공법

RCD공법은 슬럼프가 '0'인 콘크리트를 진동롤러에 의해 다짐하는 콘크리트 중력댐의 시공법으로, 종래 공법(주상블록식 타설공법)에 의한 댐과 동일한 수밀성을 가져야 하고, 예상되는 하중에 대하여 안전한 구조이어야 한다.
RCD 공법은 RCD용 콘크리트를 사용하여 콘크리트 중력댐의 내부 콘크리트를 시공하는 것으로 외부 콘크리트나 암착부, 댐 내부 구조물의 주변 등에 대해서는 종래 공법과 같은 콘크리트가 사용된다.
RCD공법은 덤프트럭 등으로 운반한 RCD용 콘크리트를 불도저로 3층 정도의 소정의 리프트 높이로 펴고른 후 적정한 위치에 가로이음을 설치하고 펴고른 콘크리트 상면을 진동롤러로 다짐하는 공법으로서, 운반, 펴고르기, 다짐 등에 범용장비를 사용하여 연속적으로 대량 시공이 가능하다.
RCD 공법의 특징

RCD용 콘크리트는 진동롤러로 다짐하므로 단위수량이 적고, 수화열을 저감하기 위해 단위시멘트량을 적게 한 상당이 된비빔의 콘크리트이다.
콘크리트의 타설은 전면 레이어 타설방법을 기본으로 한다.
1 리프트 높이는 표면에서의 다짐효과 등을 고려하여 50~75cm를 표준으로 하지만, 다짐 성능이 우수한 장비를 사용할 경우에는 그 이상도 가능하다.
콘크리트의 운반은 범용기계를 사용하며, 배치플랜트(batcher plant)에서 제체까지는 덤프트럭, 케이블크레인, 타워크레인, 인클라인 등에 의해 운반하고, 제체내에서는 덤프트럭에 의한 운반을 표준으로 한다.
콘크리트 펴고르기는 불도저를 이용하여 박층으로 한다.
가로이음은 콘크리트를 펴고른 후 진동줄눈절단기로 설치하며 세로이음은 일반적으로 설치하지 않는다.
수평시공이음면의 처리(그린컷)는 모터 스위퍼 등에 의해 효율적으로 청소하고 다음 리프트 타설전 모르타르를 부설하는 것을 표준으로 한다.
파이프쿨링은 일반적으로 실시하지 않는다.

출처 : 댐 설계기준

콘크리트 중력댐 시공관련 설계 검토

하이드로프트 — Mon, 14 Apr 2025 14:49:06 +0900

콘크리트 중력댐 시공관련 설계 검토

1. 온도규제

댐 콘트리트의 인공냉각의 주목적은 콘크리트의 온도상승을 억제하여 온도균열을 방지하는 데 있다.
댐 콘크리트의 온도균열 발생에 대한 검토는 온도균열지수에 의해 평가하는 것을 원칙으로 한다.
냉각방법은 댐의 규모, 댐 지점의 온도조건, 칠 때의 콘크리트 온도 등을 고려하여 결정하며, 보통 파이프 쿨링(pipe-cooling)과 프리 쿨링(pre-cooling)을 많이 이용한다.

2. 기초굴착 및 처리

가. 기초암반의 조사

댐 공사 착공전 저수 지역과 댐 지점 등에 대한 지질조사를 수행하여 정밀도가 높은 지질도를 작성한다.
기초암반의 상태와 성질을 확인하기 위하여 단층, 풍화정도, 표토 등의 상황을 다음과 같은 방법으로 조사한다.

시추에 의한 조사
시험갱에 의한 조사
물리탐사에 의한 조사
기타 방법에 의한 조사

나. 굴착계획

댐 기초의 굴착범위와 심도를 나타내는 굴착계획면은 댐 형식과 규모에 따른 소요 강도 및 차수성 등을 고려하여 결정한다.
굴착계획은 기상, 지형, 지질, 계획토량, 굴착토의 처리 및 운반로, 타 공종과의 관계, 마무리 굴착, 공사환경, 안정성 등과 함께 관련 공종 상호간의 공정조정과 영향을 검토하여 수립한다.

다. 굴착공법

기초굴착공법은 댐 지점의 지형, 지질, 기상 등의 조건 및 굴착량에 따라 달라지므로 효율적이고 안전한 굴착공법을 결정한다.
굴착 중에 최종 기초면을 해치지 않도록 천공 심도와 화약을 조정하여 제한팔파를 실시하고, 최종 계획면은 브레이커 및 인력 등에 의해 면고르기를 한다.

라. 사토장

사토장의 위치는 부근의 지형, 운반거리, 버려야 할 토량 등에 따라 결정하며, 사토량은 굴착에 의한 증가 용량도 포함한다.
버럭의 붕괴 유실로 인한 하류의 피해 유무도 검토하여 피해가 없도록 사토장의 비탈보호 등에 만전을 기한다.
댐 상류에 버릴 때는 우기시 가배수로에 유입되어 홍수소통에 지장이 없도록 한다.

마. 댐 기초면의 정리

굴착 발파는 댐 기초면에 가까울수록 폭약량을 줄여서 암반을 손상시키지 않도록 한다.
기초암반은 하류가 다소 높은 완만한 톱니형으로 기초면을 정리한다.
기초암반의 표면은 암반과 콘크리트가 완전히 밀착하도록 고압의 분사수 등으로 부석, 흙 등 유해물을 완전히 씻어내고 암반에 고여 있는 물도 없앤다.
정리된 암반면은 장기간 방치해두면 풍화 등에 의하여 손실되므로 콘크리트 치기 공정에 맞추어 면고르기와 마무리를 한다.

바. 기초 그라우트

천공기계는 그라우트공의 천공속도에 큰 영향을 미치므로 천공의 깊이 및 작업조건에 따라 적절한 형의 기계를 선정한다.
주입압력의 최대치는 상부암반의 중량, 암반의 물리적 성질, 시멘트 풀의 농도, 설치구조물의 중량 등에 따라 결정한다.
그라우트의 농도는 압만의 균열상태, 공동의 크기에 따라 결정한다.
그라우트의 재료는 다음과 같은 성질이 필요하다.

유동성이 좋고 압력을 가하면 작은 균열을 통과할 수 있도록 미세할 것
응고한 후에 압축강도가 클 것
응고할 때 수축량이 적을 것

압밀 그라우트(consolidation grout)

압밀 그라우트는 일반적으로 다음과 같은 암반에 시공한다.

댐 암착부에 차수성의 개량이 필요한 곳
균열이 심한 암반 또는 시임이 많은 곳
댐의 규모 및 구조의 특성상 큰 하중을 받는 기초 등

주입공의 배치는 기초전면을 그라우트 시공구역으로 하며, 계획 주입압력으로 시멘트 풀이 사실상 주입되지 않을 때까지 시공한다.
주입공의 깊이는 5m를 표준으로 하지만, 연약한 부위의 깊이와 방향의 분포 등을 고려하여 적절한 깊이로 정한다.
주입압력은 일반적으로 0.5MPa 이하로써 암반이나 상부구조물의 변위를 가져오지 않도록 충분히 고려하여 결정한다.

차수 그라우트(curtain grout)

주입공은 댐 상류면에 가깝게 가능한 한 치밀한 간격으로 배치하되, 연속된 차수막이 형성되도록 1열 혹은 수열로 배치한다.
예정 심도까지 천공하고 공중의 적당한 위치에 팩커를 설치하여 팩커에서 밑부분을 국부적으로 주입하고, 그라우트가 끝나면 팩커를 예정 위치까지 끌어 올려서 새로운 부분에 처음보다 낮은 압력으로 주입한다.
주입공의 깊이는 수심을 기준으로 암반의 상태, 균열 및 시임의 정도 등을 고려하여 결정하고 보통 수심의 2/3정도로 한다.

사. 단층 및 시임(seam)의 처리

기초암반의 단층, 현자현 시임 혹은 불량한 암반이 존재할 경우에는 누수의 원인이 되므로 연약부분을 제거하고 콘크리트로 치환하거나 또는 그 상태에 따라 적당한 공법으로 처리한다.
단층처리는 아래와 같이 보통 콘크리트 치환공법으로 하며, 치환의 규모와 심도는 약층의 위치, 방향, 규모, 강도, 변형성 등 댐과 기초의 안정성을 검토하여 결정한다.

제체 하류단 부근의 단층을 콘크리트에 의한 치환처리

콘크리트 중력댐에서 하류단 부근의 단층 치환처리 심도는 다음 식 (6.13)으로 계산한다.

댐축과 직각에 가까운 각도의 단층을 콘크리트에 의한 치환처리

3. 시공설비

가. 시공설비 계획

시공설비는 댐 축조라는 목적을 달성하기 위한 수단이며, 투자효과를 충분히 고려한 후 가장 합리적이고 경제적인 방법을 채용한다.
시공설비 계획은 댐 지점의 지형, 지질, 기상조건, 댐의 규모, 공기, 공사비 등에 의하여 많이 달라지며, 시공중에도 연구 검토하여 경제적이고 능률적인 시공이 가능하도록 설비계획을 수정해 나가야 한다.

나. 시공설비 용량 결정기준

시공설비 용량은 예정된 공기내에 콘크리트 치기가 완료될 수 있도록 그 규모를 정한다.
골재 관련 설비

사용하는 골재가 천연골재 또는 쇄석일 때 그 채취장은 댐 지점에서 가깝고 운반에 편리한 곳이라야 하며, 채취량은 채취, 운반, 파쇄 및 제조 작업에 따른 손실 등을 고려하여 정한다.
골재를 채취장에서 댐 지점까지 운반하는 방법은 그 거리, 고저차, 운반량 등에 따라 정해지며, 수송능력은 충분한 여유가 있어야 한다.
골재 제조설비의 능력과 배치는 콘크리트의 시방배합과 콘크리트 타설 공정계획을 근거로 하며, 원석의 성질을 참고로 하여 결정한다.
댐 공사중에 발생하는 탁수는 모두 처리를 하여 규제 기준치 이하로 세정하여 재사용하거나 방류한다.
골재 저장설비의 용량은 콘크리트 타설공정에 지장을 주지 않도록 여유있게 한다.

시멘트 관련 설비

시멘트 silo의 용량은 시멘트 공장에서 댐 지점까지의 수송의 신뢰도에 의해 결정되지만, 일반적으로 최대 타설 월을 일평균 타설량의 2~4일분을 확보해 둔다.

콘크리트 혼합설비

콘크리트의 혼합은 배치플랜트(batcher plant)로 실시하며, 배치플랜트는 개별계량, 전자동형을 이용한다. 배치플랜트의 설비능력은 댐의 규모 및 기타 조건등을 기초로 전체 공정과 타설 공정을 충분히 검토하여 콘크리트 운반·타설설비에 대하여 여유가 있게 한다.

콘크리트 운반설비

콘크리트 운반설비는 지형, 지질, 운반거리, 댐 규모에 대한 타설능력, 환경성, 경제성 등을 고려하여 결정한다.

콘크리트 냉각설비

콘크리트를 타설할 때 콘크리트 혼합 및 양생 중 외기 온도의 영향 및 콘크리트 자체에 발행하는 열을 냉각시키기 위하여 냉각설비를 설치한다.

출처 : 댐 설계기준

콘크리트 중력댐 계측설비

하이드로프트 — Fri, 11 Apr 2025 08:27:26 +0900

콘크리트 중력댐 계측설비

1. 일반사항

콘크리트 중력댐의 계측설비에 대한 일반사항 및 기타 세부적인 사항은 필댐의 내용을 준용한다.

2. 계측항목

콘크리트댐의 계측항목은 댐체의 온도, 변형, 응려그 침투량, 지진, 기초의 간극 수압과 양압력 측정 등으로 계측기기별 세부사항은 가래와 같음

콘크리트댐의 계측항목 및 목적

구분	계측항목	계측기기명	측정되는 물리량	단위	계측목적
댐체	온도	온도계	콘크리트의 내부수화열	℃	콘크리트의 품질관리
	변형	개도계	이음부의 수축 변위량	mm	저수위 변동 등에 시공이음부의 상태 파악
	변형	플럼라인	댐의 휨 변위량	mm	저수위 변동에 따른 댐체의 휨거동 파악
	응력	응력계	콘크리트의 내부응력	kN/㎡	저수위 변동 등에 따른 댐체의 응력분포 및 거동상태 파악
	응력	무응력계	수화열에 의한 콘크리트 응력	kN/㎡	응력계 측정결과의 보정
	침투량	침투량계	댐체 및 기초를 통과한 침투수의 양	ℓ /분	침투수에 대한 제체의 안정성 파악
	지진	지진계	댐 높이별 응답가속도	cm/s^2	지진시 댐의 거동파악
기초	간극수압	간극수압계	댐 기초암만의 간극수압	㎡	커튼 그라우팅의 차수효과 파악
기초	양압력	양압력계	댐체에 작용하는 양압력	㎡	댐체의 안정성 검토

계측기기는 온도계, 개도계, 플럼라인, 응력계, 무응력계, 침투량계, 지진계, 간극수압계, 양압력계 등으로 댐의 규모, 기초지반, 안정해석 결과 등에 따라 조정할 수 있다.

출처 : 댐 설계기준

콘크리트 중력댐 제체 부속구조물

하이드로프트 — Thu, 10 Apr 2025 08:37:53 +0900

콘크리트 중력댐 제체 부속구조물

1. 일반사항

갤러리, 엘리베이터 샤프트, 공도교 등 제체의 부속구조물은 다음 3가지로 분류된다.

일상적인 유지관리 및 점검 상 반드시 제체가 갖추어야 할 구조물
제체의 시공의 철자부터 부득이하게 설치하는 공사도중의 구조물
제체의 외관상에 설치해야 하는것

이상의 분류에 의해 내·외 구조물을 분류하면 아래와 같다.

제체 내·외 부속구조물

구분	1. 유지관리상 필요한 것	2. 시공단계에서 일시적으로 필요한 것	3. 외관상 필요한 것
제체내 부속구조물	갤러리(gallery) 조작실(chamber) 배수설비 엘리베이터 샤프트 관측시설(플럼라인, 온도계 등)	제체내 가배수로
제체외 부속구조물	풋팅(갤러리 출입구 등) 댐마루 도로 및 교량(공도교) 댐마루 조명설비 댐마루 게이트 개폐장치실 댐마루 배수설비	풋팅(그라우팅 때문에)	댐마루 경관시설

2. 갤러리(gallery)

댐 제체 내부에 갤러리를 설치하는 목적은 다음과 같다.

댐 제체 내부에는 완성후 방류설비 조작
제체 방류설비 등의 점검
각종 기기에 의한 측정
줄눈 등에서의 누수를 제체 안에서 외부로의 배수
공사중의 그라우팅 작업
게이트 설치작업
기초 배수공의 설치
전기기기의 배선 등

갤러리는 그 설치 목적과 위치에 따라 다음과 같은 종류를 설치한다.

겔러리의 종류와 목적

명칭	목적
명칭	공사중	완공후
기초 갤러리 (foundation gallery)	- 기초 그라우팅 시공 - 기초 배수공 설치 - 시공관리	- 배수공의 설치 - 누수 배수설비의 설치 - 제체 내 구조물의 육안 점검 - 각종 기기의 조작 등
상단 갤러리 (crest gallery)	-	- 점검, 조작용, 기기설치, 배선
중단 갤러리 (inspection gallery, gate gallery)	-	- 조작용, 점검
상 하류 갤러리 (cross gallery)	- 시공관리	- 배수공 점검(양압력 측정 포함), 조작용, 배수

갤러리를 설치할 경우에는 다음과 같은 사항을 고려하여 상류면에서의 거리를 결정하되, 적어도 상류면에서 3m 이상 떨어져야 한다.

하중에 의한 응력
기초배수공의 상류먼에서의 거리
커튼 그라우팅과의 관계
콘트리트 타설을 위한 시공 공간

갤러리의 기초암반에서의 거리는 기준으로 정하기는 어려우나, 거리를 결정할 때는 기초 암반의 성질과 상태, 시공법 등에 유의해야 하며 기초암반에서 갤러리의 바닥면까지의 최소거리는 1.5m~2m로 한다.
갤러리의 단면 형상 중 천정부분은 반원형 또는 사다리꼴형이 가장 많이 사용되어지며, 단면은 다음과 같은 사항을 고려하여 결정한다.

보행 및 점검의 용이성
보링작업을 위한 공간
발생한 인장응력의 정도
설치를 위한 시공 성 등

갤러리 주변의 응력 해석법은 유공무한판의 응력해석법과 2차원 유한 요소법으로 해석한다.
갤러리 주변의 콘크리트에 대해서는 인장응력에 의해 발생하는 균열이 발생하는 것을 방지하기 위하여 통상 철근에 의한 보강을 실시한다. 철근량은 통상의 철근콘크리트 설계와 마찬가지로, 발생하는 인장을 모두 철근으로 담당하는 것으로 계산한다. 갤러리 주변의 배근은 계단부 콘크리트와 굵은 골재 최대치수와 콘크리트 타설 등을 고려하여 철근간격을 결정한다.
갤러리내 계단의 최대 경사는 안전관리상 1:1.25 정도로 하나, 기초암반의 굴착형상에 의해 보다 급한 경사를 취해야 할 경우에는 1:1로 한다.
갤러리에는 배수를 위해 측구를 설치하며 그 위치는 갤러리 상류측으로 한다. 단면은 수량이 많아지는 기초 갤러리에는 폭 30cm, 깊이 30cm, 상 중단 갤러리에서는 폭 30cm, 깊이 20cm로 하는 것을 표준으로 한다. 누수된 물은 기초 갤러리 중심부에 집수 피트(Pit)를 설치하여 제체 밖으로 배수한다.
갤러리내의 조명기구는 누수, 습기, 결로에 대응할 수 있는 방수형의 절전형 형광등을 설치한다. 조명기구의 설치 위치는 사람 손이 닿을 수 있도록 2m정도로 하고, 편측 배열로 수리가 용이하도록 노출형으로 하며, 기구 및 배선은 간편하게 교환이 가능한 구조로 한다.
갤러리의 출입구 구조는 풍우, 폭설 등이 들어오지 않는 구조로 하고 출입문의 재질은 내구성 등을 고려하여 설치한다.
갤러리내의 기타 설비로는 비상시 안전 확보를 위하여 안내판, 전화 Outlet, 긴급 부저 등을 설치하고 높은 습도에 대한 대책을 마련한다. 또한 계측설비로 Plum Line을 설치하는 댐에서는 측정실을 설치한다.

3. 엘리베이터 샤프트(elevator shaft)

엘리베티어는 완성후 제체내 시설물 등의 유지관리르 목적으로 보통 높아 50m 이상의 댐에 설치하거나, 50m 미만인 댐에도 필요시 설치할 수 있다.
엘리베이터는 기본적으로 제체내 갤러리, 방류설비, 조작실, 관측실 등으로 연결이 편리하며, 방류설비 등의 주요 구조물에 지장을 주지 않고 기초 갤러리로의 접근이 쉬운 블록에 가능한 한 중앙부에 설치한다. 가로이음에 가까운 곳에 설치할 경우에는 시공성 및 응력집중을 고려하여 가로이음에서 3m 이상 떨어지게 한다.
엘리베이터의 적재량은 제체 안으로 반입이 예상되는 보수용 기구류, 보링 그라우트 기계류 등의 분해 가능한 중량과 크기를 고려하여 결정하며, 적재량은 750kgf 정도, 승강속도는 60m/분 정도가 표준이다.
엘리베이터 샤프트는 방습이 되게 하고 샤프트 벽면은 이중구조로 한다.
엘리베이터는 어느 층에서 멈추어도 습기가 적은 최상층으로 되돌아오게 한다. 또한 비상시에는 외부와 연락이 가능하도록 통신설비를 설치한다.

4. 댐 마루 구조물

댐마루 구조물은 일반적으로 다음과 같은 기능을 모두 갖추어야 한다.

댐의 관리상 필요한 기능
일반도로(지방도, 군도 이상)로 겸용될 때는 도로로서 요구되는 기능
일반도로로 사용되지 않지만 개방될 때는 통로로서 요구되는 기능 등

5. 풋팅(footing)

풋팅은 댐 본체(기본 삼각형 + 필렛(fillet)) 이외의 구조물로서 본체와 지반 법면과의 접점부에 수 미터의 두께로 시공되는 콘크리트 블록을 말하며, 풋팅의 설치 목적은 다음과 같다.

암반보호
그라우팅용 공간 또는 거푸집 설치 등의 시공
유지관리 점검을 위한 갤러리, 배수로 등 관리
미관 등

풋팅은 설계상 하중을 분담시키는 단면이 아니기 때문에 그 크기는 계산이 아니라 설치 목적에 따라 결정한다.
단, 풋팅에서 그라우팅을 할 경우에 풋팅과 본체 연결부의 균열 및 구조적 불안전은 댐체의 안정성에 영향을 주게 되므로 이에 대하여 검토한다.

출처 : 댐 설계기준