제방 내 내부침식에 의한 세립토 유실 원리에 대한 현상적 연구

Observation on Fines Migration During Internal Erosion in Levee Structures: Effect of Flow Velocity, Fine Fraction, Plasticity, Presence of Air Bubbles

제방 내부에 유체의 흐름이 생길 때 내부 세굴로 인해 세립자가 이동되게 된다. 이러한 세립자 이동은 제방의 강성과 간극 수압의 변화를 야기할 수 있고 방치 될 시 제방 붕괴로까지 이어질 수 있다. 그러나 현재 국내외의 연구에서 다상 유체의 흐름으로 인한 형성 세립자의 이동으로 인해 생기는 내부 세굴 현상에 관한 연구는 미비한 실정이다. 따라서, 본연구에서는 세립자의 특성, 유체의 특성과 복합적으로 작용 될 때 때의 상황을 실험을 통해 분석해보고 이를 통해 제방 내부에서 유체 흐름에 의해 야기되는 세립자 이동을 분석해보고자 한다. 다상 유체실험을 통해 세립자의 특성이 세립자 이동을 지배하는 요인임을 확인할 수 있었고, 물과 공기의 계면이 세립자 이동을 증가시키지만, 계면의 숫자와 비례하지 않는다는 것을 확인하였다. 분석한 세립자 이동에 영향을 미치는 요인을 고려하여 제방 안전성 변화 평가를 하는데 사용할 수 있을 것으로 생각한다.

Fluid flow inside the levee can causes fines migration induced by internal erosion phenomenon. Fines migration can change stiffness or pore water pressure of levee, and without proper treatment the levee may collapse in a sudden. But, at present, research on internal erosion caused by fluid flow in domestic and overseas is insufficient. Therefore, in this study, we analyze the effect of fine particle, fluids, and the combined effect of both, through experiments, to the fines migration behavior inside the levee. Through experiments, it was confirmed that the effect of fine particle is the factor that dominate the movement of fine particle, and the interface between water and air increases the movement of fine particle, but the number of interfaces did not. By considering factors influencing the fines migration, we can evaluate the change of the safety of the levee.