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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 강릉원주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수3
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우리나라의 국토 절반 이상은 산림면적으로 최근 국지성호우 및 태풍 등으로 인한 사면재해가 많이 발생하고 있다. 사면재해 중 토석류재해는 이동속도가 매우 빠르고 파괴력이 강력하여 많은 재산 및 인명피해를 유발한다. 이러한 토석류 재해를 예방하기 위해 기존에는 콘크리트를 사용한 불투과형 사방댐이 많이 시공되었지만 최근에는 기둥구조물이 그룹 형태로 설치되는 원통형 대책구조물의 시공이 증가하고 있다. 그러나 국내 설계기준에는 원통형 대책구조물에 대한 정량적 설계방법에 대해서는 명시되어 있지 않다. 이에 따라 국내 원통형 대책구조물의 설계는 기술자의 경험적 지식에 의존하여 수행되고 있는 실정이다.
투과형 대책구조물에 관한 연구는 중국, 홍콩 등에서 다양하게 진행되고 있으며, 구조물의 형상에 관한 연구와 토석류의 속도 및 흐름깊이 등을 산정하여 주로 에너지저감 효과를 분석하였다. 국내에서도 구조물의 배치 조건에 따른 에너지저감 효과를 분석한 사례가 있으나, 국내·외 모두 원통형 대책구조물을 그룹 형태로 설치하여 각각의 열의 구조물에 발생하는 충격하중을 분석한 연구는 미흡한 실정이다.
이에 본 연구에서는 원통형 대책구조물의 배치조건에 따른 흐름특성과 각각의 대책구조물에 작용하는 토석류의 충격하중을 분석하기 위해, 대책구조물이 설치 가능한 소형수로를 구축하고 대책구조물의 종방향 배치조건을 변화시켜가면서 실내모형실험을 수행하였다.
토석류의 거동을 모사하기 위해 대형 베인 레오미터 실험을 통해 체적농도비에 따른 토석류의 유변물성을 산정하고 수로에 초고속카메라, 구조물에 로드셀을 설치하여 토석류의 속도, 흐름깊이, 충격하중을 측정하였다.
배치조건 별 측정된 충격하중 결과를 바탕으로 필터링을 통해 첫 번째 대책구조물에서의 충격하중과 흐름특성의 관계를 도출하고 각각의 열의 최대충격하중과 발생시간을 분석하였다. 그 결과, 첫 번째 대책구조물에서의 최대충격하중은 토석류의 선단부와 구조물 충돌 직후 발생하였으며 모든 조건에서 두 번째 대책구조물에서의 최대충격하중이 가장 크게 나타났다.
실험조건에 따른 토석류 충격하중을 정규화 하였으며 토석류 밀도에 따른 충격하중 변화를 기존 연구 결과와 비교하였다. 속도 및 흐름깊이에 따른 프루드 수와 동적압력계수를 산정하고 관계식을 도출하였다.
투과형 대책구조물에 관한 연구는 중국, 홍콩 등에서 다양하게 진행되고 있으며, 구조물의 형상에 관한 연구와 토석류의 속도 및 흐름깊이 등을 산정하여 주로 에너지저감 효과를 분석하였다. 국내에서도 구조물의 배치 조건에 따른 에너지저감 효과를 분석한 사례가 있으나, 국내·외 모두 원통형 대책구조물을 그룹 형태로 설치하여 각각의 열의 구조물에 발생하는 충격하중을 분석한 연구는 미흡한 실정이다.
이에 본 연구에서는 원통형 대책구조물의 배치조건에 따른 흐름특성과 각각의 대책구조물에 작용하는 토석류의 충격하중을 분석하기 위해, 대책구조물이 설치 가능한 소형수로를 구축하고 대책구조물의 종방향 배치조건을 변화시켜가면서 실내모형실험을 수행하였다.
토석류의 거동을 모사하기 위해 대형 베인 레오미터 실험을 통해 체적농도비에 따른 토석류의 유변물성을 산정하고 수로에 초고속카메라, 구조물에 로드셀을 설치하여 토석류의 속도, 흐름깊이, 충격하중을 측정하였다.
배치조건 별 측정된 충격하중 결과를 바탕으로 필터링을 통해 첫 번째 대책구조물에서의 충격하중과 흐름특성의 관계를 도출하고 각각의 열의 최대충격하중과 발생시간을 분석하였다. 그 결과, 첫 번째 대책구조물에서의 최대충격하중은 토석류의 선단부와 구조물 충돌 직후 발생하였으며 모든 조건에서 두 번째 대책구조물에서의 최대충격하중이 가장 크게 나타났다.
실험조건에 따른 토석류 충격하중을 정규화 하였으며 토석류 밀도에 따른 충격하중 변화를 기존 연구 결과와 비교하였다. 속도 및 흐름깊이에 따른 프루드 수와 동적압력계수를 산정하고 관계식을 도출하였다.
목차
차 례국문요약 ⅰ영문요약 ⅲ차 례 ⅵ표차례 ⅵi그림차례 ix제 1 장 서 론 11.1 연구배경 11.2 연구목적 31.3 연구내용 및 방법 3제 2 장 문헌연구 52.1 토석류의 정의 52.2 토석류의 유변학적 특성 72.3 토석류의 충격하중 92.4 국내·외 토석류 대책구조물 실험 122.5 국내·외 투과형 사방시설 설계기준 14제 3 장 토석류 모사 실험 163.1 소형수로 실험장비 163.2 토석류 시료 조건 213.2.1 대형 베인 레오미터 실험 213.2.2 토석류 모사 실험 시료 조건 253.3 실험 방법 273.3.1 원통형 대책구조물 배치 조건 273.3.2 토석류의 충격하중 측정 30제 4 장 토석류 모사 실험 결과 324.1 실험 결과 324.1.1 토석류 흐름 특성과 충격하중 분석 324.1.2 2열 배치조건에서의 토석류 충격하중 384.1.3 4열 배치조건에서의 토석류 충격하중 414.3 토석류 충격하중 정규화 454.3.1 실험조건에 따른 토석류 충격하중 정규화 454.3.2 토석류 밀도에 따른 최대충격하중 분석 484.4 동적압력계수 산정 50제 5 장 결론 53참고문헌 57
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