진동대모형실험에 의한 농업용 저수지 제체의 내진성능 평가

Seismic Performance Evaluation of Agricultural Reservoir Embankment through Shaking Table Tests

본 연구에서는 노후화된 균일형 저수지의 월류 방지를 위한 방법으로 Parapet 구조물을 댐마루에 설치하고, 가속도 반응, 변위거동, 공극수압 거동을 진동대 모형시험으로 비교분석하였다. 실험 조건은 국내기준과 진도규모에 따른 지진가속도범위를 고려한 설계지진가속도를 4가지 Case별로 분류하였으며, 진동형 파형(Gongen)과 충격형 파형(Minogawa)을 입력파형으로 적용하였다. 설계지반가속도에 따른 가속도 반응은 진동형 파형에서 가속도의 증가율이 최대지진가속도에 도달할 수 있는 것으로 나타나 충격형 파형보다 제체 균열이 발생할 가능성이 높은 것으로 나타났다. 진동형 파형 및 충격파형 모두 가속도 증폭비는 댐마루에서 가장 높았으며, 설계지진가속도가 커질수록 증폭비는 작아지는 특징을 나타내었다. 또한, 수평변위는 침투의 영향으로 상류사면에서 가장 컸고, 수직변위는 댐마루에서 가장 크게 나타났다. 본 연구에서 검토된 파형의 비교결과는 진동형 파형이 충격형 파형보다 제체의 변위에 미치는 영향이 클 수 있음을 제시하였다. 그러나, 수평변위와 침하비, 과잉공극수압비에 대한 안전기준을 적용한 결과, 충격형과 진동형 파형 모두에서 허용범위 이내로 안정한 것으로 평가되었다. 따라서, Parapet 구조물은 월류 저항성과 제체 자체의 안정성에 대하여 긍정적인 효과를 가질 것으로 기대된다.

In this study, shaking table tests were performed to compare and analyze the acceleration response, displacement behavior, and pore-water pressure behavior of reservoirs with parapets installed to prevent overtopping of deteriorative homogeneous reservoirs. During the shaking table tests, the experimental conditions were divided into four cases considering the range and magnitude of seismic acceleration according to national standards. The vibration-type waveform (Gongen) and shock-type waveform (Minogawa) were applied as input waveforms. The acceleration amplification ratios of both vibration- and shock-wave types were the largest in the dam crest, and the amplification ratio decreased as the design earthquake acceleration increased. In addition, the horizontal displacement was maximum on the upstream slope, owing to the influence of seepage water, and the vertical displacement was maximum on the dam crest, owing to the self-weight effect of the parapet structure. A comparison of the waveform results indicates that the vibration-type waveform may exhibit a more significant effect on the embankment zone displacement than the shock-type waveform. However, when the safety standards for the horizontal displacement, settlement ratio, and excess pore-water pressure ratio were applied, the embankment was stable within the allowable range in both the shock-type and vibration-type waveforms. Therefore, the parapet structure is expected to influence the overflow resistance and stability of embankments positively.