댐 계측

댐은 1930년대부터 수자원개발의 가장 합리적인 방법으로 등장하였으며, 우리나라에서는 1960년대에섬진강과 남강 다목적댐을 건설하였고, 1970년대 이후 급속한 경제성장과 더불어 용수 및 전력수요의 증가로 소양강, 안동, 대청, 충주, 합천, 주암, 임하, 부안 다목적댐 및 낙동강 하구둑을 완공, 수자원을 효율적으로 이용하여 국가경제발전에 크게 기여하고 있다. 댐은 각 용도별 목적을 충족시킬 수 있도록 운영되어야 하는데 이를 위해 강우량, 유입량, 수위, 방류량, 취수량 및 수질 등의 정보를 측정 분석하고, 수집된 정보나 각종 예측계산 등에 근거하여 합리적이고 경제적인 저수지 운영과 댐 조작을 하여야 한다. 댐에 의한 효과는 농업, 생활, 공업, 하천유지용수 공급 및 수력에너지 생산뿐만 아니라 저수지의 연변에 관광개발이 가능함으로써 국민의 건강증진과 휴양은 물론 어족을 보호하고 하천연안의 침식작용을 경감시켜주는 등 생산활동과 산업발전 그리고 국민복지향상에 큰 역할을 하게 된다. 따라서, 이러한 댐의 시공에 있어 계측은 댐 시공중 시공관리에 필요한 자료를 수집 분석하고, 구조물 완공 후에 댐의 거동상태를 사전에 감시하여 설계 시에 적용한 각종 설계 기준값과 매설계기의 실제 계측치를 비교 분석함으로써 댐의 안전을 위한 적절한 대책을 강구하며, 댐설계 시 이론에 대한 확신을 얻음으로써 차후 댐설계 기술발전에 기여하는데 그 목적이 있다.     1. 계측 목적   가. 시공관리적 측면 시공관리를 목적으로 하는 경우, 콘크리트 타설후의 내부온도 규제, 그라우팅 시기선정, 시공이음부의 개도량 측정, 필댐에서는 시공중의 과잉간극수압과 제체내의 변형토압등을 측정하여 댐의 거동상태를 파악하는 등, 댐 축조시 시공관리를 위하여 측정   나. 안전관리적 측면 안전관리를 목적으로 하는 경우, 간극수압, 양압력, 응력변형, 내부온도, 개도현황 및 누수량 등을 측정으로 댐 시공중 및 시공후 댐 거동상태를 꾸준히 감시, 분석하는 등 댐 시설물의 안정적 관리를 위하여 측정   다. 구조해석적 측면 장래의 댐 설계시 실제 매설계기를 통하여 측정된 결과를 분석 검토하여 구조해석 방법연구, 설계조건 개선, 설계하중 검토 및 이론의 확인 등 댐체에 관한 연구조사를 위하여 측정     2. 계측 내용 댐 계측기의 적용 원리상, 변위의 발생과 그 진행 방향성 그리고 지점별 변위의 전체 다른 지점과의 연계성(Chainage)을 위하여 그 항목과 설치위치 그리고 수량은 많을수록 바람직하다.  계측항목은 댐의 형식에 따라 다르게 정하여야 하며, 계측 목적별로 계측항목과 이와 관련되는 관리 사항 등 계측의 의의를 파악하여 계측항목을 결정하여야 한다   가. 기초암반 ·간극수압 : 기초지반의 간극수압 변화를 파악하여 예상되는 활동면에 따른 간극수압의 분포를 구하는데 목적이 있다.   나. 댐 제체 ·내부변형 : 댐 제체 내부에 설치하여 건설중, 건설후 상재하중의 증가, 저수위의 증감 등에 의해 발생되는 댐체 내·외부 변형를 측 정하여 변형형태, 위치, 대책 등을 수립한다. · 내부침하 : 댐 단면 전체 성토 높이 구간의 심도별 침하량을 측정하여 침하 분포를 파악한다.   다. 콘크리트 표면 차수벽 ·댐 건설 후 수위의 변화에 따른 콘크리트의 응력 및 변형, 연결부의 분리현상 등을 파악한다.     3. 목적별 계측 항목 계측항목은 댐의 형식 및 크기 등에 따라 각각 댐의 설계조건을 고려해서 정해지는 것이지만,  특히 높은 댐이나 특수한 설계의 댐 또는 특수한 재료를 사용한 댐에서는 소요 항목을 추가하여, 댐의 안전 확보에 유용하도록 한다. 목 적 항 목 장 소 축제시의 시공관리 간극수압 변형 용수량 차수존·기초 기초·제체 기초 완성 후의 안전관리 침윤선 변형 누수량 침투압 지진 제체·지산 기초·제체 기초·제체·지산·구조물 및 그 주변 기초 기초·제체 설계로의 피드백 및 연구자료 수집 변형 토압 지진 존의 경계·제체와 지산의 경계 제체·구조물 기초·제체·지산·구조물                                         4.댐 계측항목   4.1. 댐 형식의 분류 명 칭 약 도 정 의 균 일 형 제방의 최대단면에 대해서 균일한 재료가 차지하는 비율이 60%이상의 댐 죤 형 토질재료의 불투수성 죤을 포함한 여러층의 죤이 있는 댐 표면차수벽형 상류경사면을 토질재료 이외의 차수재료로서 포장한 댐 코 어 형 토질재료 이외(아스팔트, 콘크리트 등)의 차수벽이 있는 댐                                 4.2. 형식에 따른 댐 특징 가. 중심코아형 석   가. 석괴댐(C.C.R.D) 축조재료의 특성을 살려서 구성되는 이 사력댐은 대형 축조 장비가 발달한 1930년대 이후 세계적으로 대형 석괴댐 건설의 주종을 이루어 왔다. 특히 댐 부근에 부존하는 각종 재료를 이용할 수 있는 장점과 대형장비를 이용함으로써 공사비의 절감을 얻을 수 있는 형식으로 각광을 받아 왔으며 국내에서는 남강댐, 소양강댐 , 안동댐, 강릉 수력댐, 주암댐, 임하댐 등에 적용되어 왔다. 이러한 댐 중 소양강댐은 댐체의 대부분을 사력으로 한 사력댐, 안동댐은 토사를 중심으로 한 토사댐으로 건설됨으로서 인근에 부존하는 사력과 마사토를 이용하여 경제적으로 건설된 예이다. 이 형식은 댐에서 가장 중요한 누수를 담당하는 균일한 성질의 심벽재료 구득과 시공관리의 어려운 점, 댐체의 침하나 과잉 간극수압의 발생 등으로 야기되는 누수에 대한 안전성 부족 등이 표면차수벽형 석괴댐에 비해 불리한 형식이다.   나. 콘크리트 중력식 댐(C.G.D) 댐체가 콘크리트로 구성되어 댐체의 안전성면에서 가장 유리한 형식이며 여수로를 댐체내에 설치하므로서 자연훼손이 가장 적은 형식이다. 국내에서는 대형 댐으로 섬진강, 충주, 합천댐에 적용되었다. 이 형식은 콘크리트 타설 시 발생하는 수화열을 처리하기 위한 블력구성과 인공냉각 등을 위하여 복잡한 건설장비들이 필요하며 견고하고 균일한 콘크리트 품질을 얻기 위하여 복잡한 건설장비들이 필요하며 견고하고 균일한 콘크리트 품질을 얻기 위하여 정밀한 시공이 필요한 형식이다.   다. 콘크리트 표면차수벽형 석괴댐(C.F.R.D) 이 형식은 석괴댐체 전면에 두께 30 ∼ 60 cm 의 철근 콘크리트 차수벽을 설치하는 공법으로 1930년대까지 외국에서 석괴댐의 형식으로 가장 많이 건설되어 왔으나 댐체의 침하와 과다한 누수로 일시 중단되었다가 건설에 대한 이론적 주종 형식으로 많이 건설되고 있다. 국내에서는 1985년에 완공된 광주시 상수도 원인 동복댐에 적용된 것을 시작으로 평화의 댐, 부안댐이 건설되었으며 남강댐, 보강댐, 밀양댐, 용담댐 및 산청양수 상·하부댐등이 현재 같은 형식으로 건설 중에 있다. 이중 동복댐은 콘크리트 표면차수벽형에 대한 신기술이 적용되기 이전 큰 블록으로 구성함으로써 누수에 취약한 이음 길이를 축소하여 누수에 대한 안전도를 높이는 방식이 적용되고 있다. 특히 이 형식에서 중요시되는 점은 댐체 침하에 따른 콘크리트 표면차수벽의 균열이 문제시되어 왔으나, 댐체를 풍화암 등의 지반 변화가 없는 기초위에 축조하고 댐체 축조 공사 시 엄격한 관리를 함으로서 안정성을 높일 수 잇다. 특히 댐체의 구성이 누수에 강한 재료의 순서로 축조하므로 석괴댐 중 가장 구조적으로 안전한 형식으로 평가받고 있다.   측정항목 측 정 기 기 측 정 대 상 측 량 레벨 데오도라이트 전자거리 측정기(EDM) 트랜싯 댐 표면 침하 측정 삼각 측량시 측각 삼각 측량시 거리 측정 댐표면 상하류 방향 변위 측정 침 하 표면 측점 층별 침하계 연속 침하계 일점 침하계 댐정상부와 사면의 침하 제체 내부 층별 침하 제체내 동일표고상의 침하형상 제체내 1점의 침하 댐축방향 변형 표면 측점 경사계 내부 경사계 수평변형 측정기기 토사용 매설식 익스텐소미터 댐정상부와 사면의 댐축방향 변위 제체내부 층별 댐축방향 변위 제체내부 동일표고상의 댐축방향 변위 제체내부 축방향 변위 상하류방향 변형 표면 측점 경사계 수평변형 측정기기 토사용 매설식 익스텐소미터 댐정상부와 사면의 상하류방향 변위 제체내부 층별 상하류방향 변위 제체내부 동일표고상의 상하류방향 변위 제체내부 상하류방향 변형 간극수압 제체형 간극수압계 기초지반형 간극수압계 제체내부의 간극수압 기초지반의 간극수압 토 압 매설식 토압계 경계면 토압계 제체내부의 토압 구조물과 제체 경계면 토압 누수량 누수량 측정장치 누수량 지 진 첨두 가속도계 시간이력 가속도 기록계 지진 스위치 첨두 가속도 시간이력 가속도 경보 장치