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추적자를 이용한 후퇴 침식 파이핑 현상 탐지법 개발 연구
정원,김병욱,서일원,박용성 대한토목학회 2023 대한토목학회논문집 Vol.43 No.1
Internal erosion is one of the main causes of levee damage and collapse, and representative of this is backward erosion piping. Thistype of internal erosion accounts for one-third of the damage to levees, meaning it is important to predict and prevent it. In this work,experiments were conducted with the aim of detecting piping in advance by using a tracer. Experiments were undertaken bychanging the head difference, soil diameter, and the installation of the cutoff wall. A tracer was injected twice, once at the beginningof the experiment and once after the piping occurred. A key finding was that the piping process significantly affectedtheconcentration variation of the tracer in a soil layer. Hence, a tracer concentration curve monitored at downstream could provideinformation about piping occurrence. It is expected that the results of this study can be used to prevent levee damage and collapsecaused by piping. 내부 침식은 제방 손상 및 붕괴의 주요 원인 중 하나이며, 그 대표적인 유형으로 후퇴 침식 파이핑을 들 수 있다. 후퇴 침식 파이핑은 내부 침식 관련 제방 손상의 약 1/3 정도를 차지하며이를 예측하고 예방하는 것은 제방의 안전성 유지를 위해 중요하다. 본 연구에서는 추적자를 이용해 파이핑 현상을 예측하여 사전에 예방하는 것을 목적으로 실험을 실시하였다. 실험은 상류측과 하류측의 수두차, 유사의 크기, 차수벽의 유무 세 가지조건을 변경하여 진행하였다. 추적자인 로다민은 실험을 시작할 때와 파이핑이 발생했다면 발생한 직후, 총 두 번 주입하였다. 실험을 진행하는동안 파이핑 형성 과정을 영상으로 기록하였고 추적자의 농도와 유출구에서의 유량의 시계열을 측정하였다. 실험을 통해 본 연구에서는 유사의종류에 따라 파이핑이 발생하는 수두차가 다르며 수두차가 클수록 파이핑이 쉽게 발생한다는 점을 관찰하였다. 또한 파이핑이 발생한 시점 직후에 추적자의 농도가 급격하게 증가하는 그래프의 양상을 확인했고 이를 통해 추적자의 농도 시계열 자료를 획득함으로써 파이핑의 발생 유무를발견할 수 있다는 점을 확인하였다. 파이핑으로 인한 제방 손상 및 붕괴를 예방하는 데 있어서 본 연구의 활용도가 높으리라 기대된다.
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