대형 사력댐에서의 전단파속도 평가를 위한 단측선 빔형성기법

Abstract

대형 사력댐의 내진성능 평가에서 필히 요구되는 입력상수는 사력재료, 코아매질의 전단파 속도이다. 이를 표면파 시험으로 평가하기 위해서는 사력골재의 불연속, 매질의 비균질, 사면 경계면 등 표면파 시험결과의 신뢰도를 떨어뜨리는 조건을 극복해야 한다. 본 연구에서는 이러한 표면파시험의 한계를 극복하기 위하여 기존 빔형성기법의 원리를 응용한 SBF (Short-Array Beamforming) 기법을제안하였다. SBF 기법은 3~9 m의 짧은 측선과 원거리 발진원을 이용함으로써, 빔형성기법 고유의 장점인 측정자료의 자동화분석뿐만아니라 근접장 문제의 해결, 국부적 이상대의 발견 등의 기능을 가지도록 개발되었다. 본 연구에서는 이러한 SBF 기법과 IRF (Impulse-Response Filtration) 기법을 활용하여 대형 사력댐의 전단파속도를 신뢰성 있게 평가하는 방법을 정립하였다. 정립된 기법은 사력댐의 사력재료와 유사한 암버럭으로 매립 성토된 철도 노반에서 다운홀 시험, CapSASW (Common-Array-Profiling SASW)시험과의 비교를 통하여 그 신뢰성과 실용성을 검증하였다.

One of the input parameters in the evaluation of seismic performance of rockfill dams is shear-wave velocity of rock debris and clay core. Reliable evaluation of shear-wave velocity by surface-wave methods requires overcoming the problems of rock-debris discontinuity, material inhomogeneity and sloping boundary. In this paper, for the shear-wave velocity investigation of rockfill dams, SBF (Short-Array Beamforming) technique was proposed using the principles of conventional beamforming technique and adopted to solve limitations of the conventional surface-wave techniques. SBF technique utilizes a 3- to 9-m long measurement array and a far-field source, which allowed the technique to eliminate problems of near-field effects and investigate local anomalies. This paper describes the procedure to investigate shear-wave velocity profile of rockfill dams by SBF technique and IRF (Impulse-response filtration) technique with accuracy and reliability. Validity of the proposed SBF technique was verified by comparisons with downhole tests and CapSASW (Common-Array-Profiling Spectral-Analysis-of-Surface-Waves) tests at a railroad embankment compacted with rock debris.