지원사업
학술연구/단체지원/교육 등 연구자 활동을 지속하도록 DBpia가 지원하고 있어요.
커뮤니티
연구자들이 자신의 연구와 전문성을 널리 알리고, 새로운 협력의 기회를 만들 수 있는 네트워킹 공간이에요.
논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 강릉원주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수0
이 논문의 연구 히스토리 (10)
2022
2020
2019
- 이 논문의 후속연구가 궁금하신가요?
- 연관 학술논문 또는 학술발표를 통해 보다 발전된 연구결과를 확인하실 수 있습니다.
- 이 논문의 연구 히스토리 확인하기
초록· 키워드
오류제보하기
토석류는 자연사면 붕괴에 따른 많은 양의 토사가 빠른 속도로 이동하므로, 하류부 도심지역에 심각한 피해를 유발한다. 이러한 토석류의 유동성을 저감시키기 위해, 토석류의 발생이 예상되는 산지 계곡부 및 하류부에 대책 구조물을 시공하게 되며, 최근에는 투과형 구조물 중에 하나인 원통형 강성 기둥구조물의 시공이 늘어나고 있다. 원통형 기둥 구조물은 주로 다수의 그룹형태로 시공되므로, 토석류와 구조물 간의 상호작용 단계에서는 월류(overflow), 쳐오름(run-up), 역류(backwater) 등의 매우 복잡한 동적 흐름 메커니즘을 수반하므로, 토석류의 흐름저항, 에너지 손실 등은 설치되는 구조물의 높이(height), 구조물의 배열 수(row numbers) 등에 따라 큰 영향을 받게 된다. 하지만 원통형 기둥구조물에 대한 연구는 많지 않으며, 토석류와 대책구조물 간 상호 흐름작용 관련 연구도 매우 부족한 실정이다. 본 연구에서는 원통형 대책구조물의 배치조건이 토석류의 흐름 특성에 미치는 영향을 확인하기 위해, 대책구조물이 설치 가능한 소형수로를 제작한 후에 대책구조물의 설치 높이 및 종방향 배열 수를 변화시켜가면서 실험을 수행하였다. 실험완료 후에는 대책구조물이 설치된 소형수로를 수치적으로 모사하여 실험결과를 검증하고, 대책구조물의 배치조건을 변화시켜가면서 토석류 수치해석을 수행하였다. 이러한 결과들을 토대로, 대책구조물의 배치조건에 따른 상·하류부 간의 흐름특성을 확인한 후에 토석류의 쳐오름 및 월류, 에너지 손실, 충격력 변화, 동적 압력계수 등을 비교, 분석하였다. 또한, 원통형 대책구조물이 설치된 실제 현장유역을 수치적으로 모사하여 원통형 대책구조물의 현장 적용성을 확인하였다.
건조 모래 및 토석류 실험결과, 입자 간의 마찰력이 지배적인 건조모래 실험에서는 대책구조물의 종방향 배열 수가 늘어날수록 단계적 흐름을 차단하여 에너지 저감효과가 더욱 증가하였다. 반면, 관성력이 지배적인 토석류 실험에서는 대책구조물의 높이가 증가할수록 하류부의 속도와 흐름깊이가 감소하여 에너지 저감효과가 큰 것으로 나타났지만, 대책구조물의 배열 수에 따라서는 각 실험 간에서 큰 차이를 보이지 않았다. 토석류의 충격하중은 종방향 두 번째 열에서 최대가 되며, 이후 세 번째 열에서부터 하중이 다시 감소하기 시작하였다. 원통형 대책구조물의 동적 압력계수는 구조물의 형상 차이로 기존 연구에서 제시된 동적 압력계수 보다 작은 것으로 나타났다. 이를 토대로, 원통형 대책구조물에 적정한 동적 압력계수 범위와 충격력 예측모델을 제시하였다. 또한, 원통형 대책구조물의 현장 적용성을 확인할 결과, 대책구조물의 설치는 토석류의 속도를 감소시켜 잠재적인 에너지 손실을 유도하고, 대책구조물의 높이를 증가시키면 흐름에너지 저감효과가 더 크게 발휘하는 것으로 나타났다. 따라서 실제 토석류 재해 위험 지역에 원통형 구조물을 설치할 경우 토석류의 흐름에너지를 충분히 저감시킬 수 있을 것으로 판단된다.
건조 모래 및 토석류 실험결과, 입자 간의 마찰력이 지배적인 건조모래 실험에서는 대책구조물의 종방향 배열 수가 늘어날수록 단계적 흐름을 차단하여 에너지 저감효과가 더욱 증가하였다. 반면, 관성력이 지배적인 토석류 실험에서는 대책구조물의 높이가 증가할수록 하류부의 속도와 흐름깊이가 감소하여 에너지 저감효과가 큰 것으로 나타났지만, 대책구조물의 배열 수에 따라서는 각 실험 간에서 큰 차이를 보이지 않았다. 토석류의 충격하중은 종방향 두 번째 열에서 최대가 되며, 이후 세 번째 열에서부터 하중이 다시 감소하기 시작하였다. 원통형 대책구조물의 동적 압력계수는 구조물의 형상 차이로 기존 연구에서 제시된 동적 압력계수 보다 작은 것으로 나타났다. 이를 토대로, 원통형 대책구조물에 적정한 동적 압력계수 범위와 충격력 예측모델을 제시하였다. 또한, 원통형 대책구조물의 현장 적용성을 확인할 결과, 대책구조물의 설치는 토석류의 속도를 감소시켜 잠재적인 에너지 손실을 유도하고, 대책구조물의 높이를 증가시키면 흐름에너지 저감효과가 더 크게 발휘하는 것으로 나타났다. 따라서 실제 토석류 재해 위험 지역에 원통형 구조물을 설치할 경우 토석류의 흐름에너지를 충분히 저감시킬 수 있을 것으로 판단된다.
목차
제 1 장 서 론 11.1 연구배경 11.2 연구목적 및 내용 5제 2 장 문헌연구 72.1 토석류의 정의 72.2 토석류의 흐름특성 92.3 토석류 흐름에너지 저감 대책 132.4 대책구조물에 따른 토석류 흐름 메커니즘 162.5 토석류의 충격력 242.6 소형수로 실험의 상사성 272.7 국내외 토석류 수로모형 실험 30제 3 장 건조모래 및 토석류 모사 실험 393.1 토석류 대책구조물 소형수로 모사실험 장비 393.2 건조모래 실험 423.2.1 건조모래의 실험과정 및 조건 423.2.2 건조모래의 흐름특성 변화 463.2.3 건조모래의 속도 변화 533.2.4 건조모래의 흐름깊이 변화 573.2.5 건조모래의 에너지 손실 변화 603.3 토석류 실험 643.3.1 토석류의 실험과정 및 조건 643.3.2 토석류의 유변물성 실험 773.3.3 토석류의 흐름특성 변화 833.3.4 토석류의 속도 변화 893.3.5 토석류의 흐름깊이 변화 933.3.6 토석류의 쳐오름 및 월류 이동거리 변화 963.3.7 토석류의 충격하중 변화 1093.3.8 토석류의 에너지 손실 변화 1173.3.9 토석류의 동적 압력계수 변화 121제 4 장 토석류 수치해석 1274.1 입자완화 유체동역학 기법 1274.2 해석방법 및 조건 1304.3 토석류 실험결과 비교 검증 1344.4 해석결과 1394.4.1 토석류의 속도 변화 1394.4.2 토석류의 흐름깊이 변화 1434.4.3 토석류의 월류 이동거리 변화 1464.4.4 토석류의 에너지 손실 변화 152제 5 장 현장 적용성 검증 1565.1 해석방법 및 조건 1565.2 해석결과 1605.2.1 토석류의 흐름거동 변화 1605.2.2 토석류의 위치별 속도 변화 1655.2.3 원통형 대책구조물의 에너지 저감효과 평가 1695.3 원통형 대책구조물의 현장 적용방안 171제 6 장 결론 174References 178Appendix A 196
최근 본 자료
댓글(0)
0