댐의 재료 및 형식에 의한 분류

댐은 그 주요 축조재료에 따라 대체로 필댐과 콘크리트댐으로 나누고, 필댐은 다시 흙댐, 록필댐, 토석댐으로 나뉘어지며, 설계형식에 따라 필댐은 불투수성 부분의 구 성에 따라 다시 균일형, 코어형, 죤형 및 표면차수벽형으로 나뉘고, 콘크리트댐은 중 력식, 부벽식, 중공식 또는 아치식으로 분류된다.

가. 흙댐(earth dam)은 예로부터 자연상태의 흙을 사용하여 최소의 공정으로 건설 하는 가장 보편적인 형식으로 더구나 타 형식댐에 비하여 기초지내력(支耐力)에 대한 요 구조건이 덜 까다롭고 근래 대형 토공장비의 발달로 널리 쓰이고 있다.

명 칭 단 면 도 정 의 균 일 형 불투수성부 투수성부 배수도랑 댐체의 최대 단면에 있어 균일재료 단면 이 80% 이상 점유하고 있는 댐 죤 형 반투수성부 투수성부 불투수성부 불투수성부의 최대 폭이 댐 높이 보다 큰 댐, 심벽재료의 성질이 댐체의 단면에 영향을 준다. 중 심 코 어 형 반투성부 반투수성부 불투수성부 투수성부 불투수성부(흙 이외의 지수재료를 포함) 의 최대 폭이 댐 높이 보다 적고 또한 불투수성부가 댐 중심선 전체를 통한다. 경사코어형 반투성부 반투수성부 불투수성부 투수성부 댐 내부에 있어서 불투수성부(흙이외의 차수재료를 포함)의 최대 폭이 댐 높이 보다 작고 또한 불투수성부가 댐 중심선 에서 벗어나고 있는 댐 표면차수벽형 투수성부 포장 상류 경사면을 흙 이외의 차수재료로 덮 은 댐 <그림 2.4-1> 

1. 흙댐은 그 공법에 따라 기계다짐형식(rolled fill type)과 물다짐형식(hydraulic fill type) 으로 구분되지만 다짐장비의 발전에 따라 물다짐형식은 사라져가고 있다. 필댐(fill dam) 은 설계형식에 따라 균일형, 코어형, 죤형 및 표면차수벽형으로 세분된다.

1) 균일형(homogeneous type)은 사면보호재를 제외한 대부분(댐체최대단면의 80%)의 재료가 동일한 댐을 말한다. 이러한 균질재료는 적절한 차수효과를 갖도록 불투수 성이어야 하며 상대적으로 그 경사는 안전도를 높이기 위하여 완만하게 설계된다. 그러나 <그림 2.4-2>와 같은 순수한 뜻의 균일형댐은 축조재료가 많이 소요되므 로 근래에는 <그림 2.4-3>에서 볼수 있는 개량형으로 대체되었으며 이 개량균일 형은 배수촉진으로 침윤선을 낮춤으로 하류경사를 급하게 하여 축조재료를 경감시 키는 장점을 갖고 있다.

2) 코어형(core type)은 대부분의 축조재료가 모래, 자갈, 돌 등 투수성 물질이며 차수(遮水)를 목적으로 불투수성 재료를 써서 얇은 방수심벽(防水心壁)을 두는 형 식이다. 상류측 투수구역은 댐체의 안정을 유지시키고 불투수층을 보호하며 수면 의 급강하에 따른 안전도 확보에 목적이 있고 하류측 투수구역은 침윤선 조절에 목적을 둔다. 심벽의 설치위치는 상류면 경사심벽부터 중앙연직형까지 여러 가지 로 설계된다. 심벽 재료로는 점토, 포틀랜드 시멘트 콘크리트, 역청 콘크리트 등이 있다.

3) 죤형(zoned embankment type)은 근래 토질역학의 발전과 댐체해석법의 발달로 대두된 설계법이다. 이 형식은 댐 구성이 코어형과 비슷하지만 코어형보다는 투수 계수가 높은 인근 가용재료로 불투수층을 만듦으로서 상대적으로 경제성이 높은 설계형식이다. 죤형의 정의는 편의상 USBR(미 개척국)의 분류법에 준하여 차수벽 의 수평폭이 그 축조높이 보다 크고 또한 최소 4m(USBR은 10피트) 이상인 형식 으로 정한다.

4) 표면차수벽형은 포장형(pave type)이며 흙 이외의 차수(遮水)재료로 상류표면을 포장하는 형으로 아스팔트나 철근콘크리트 등이 사용된다. 댐의 단면이 작은 경우 에는 경제적이나 침하에 대한 위험성이 있으며, 겉에 노출되므로 내구성이 작은 것이 단점이다.

나. 록필댐(rockfill dam)은 차수벽과 댐체의 안정을 위하여 여러 가지 크기의 돌로 이루어진 댐으로 최대 댐체단면의 50% 이상이 둥근 돌로 이루어진 경우를 말한다. 이 댐 의 기초암반은 콘크리트 중력댐보다는 덜 하지만 흙댐보다는 더 높은 지내력(支耐力)을 필요로 한다. 록필댐은 차수벽재료의 선정과 설계에 신중을 기해야 한다. 내부 점토 심벽 은 그 시공이 아주 충실해야 하며 콘크리트와 같은 경질재 내부 심벽은 댐체나 지반 침 하에 따른 검사나 응급 보수가 곤란한 단점을 갖고 있다.

소규모 댐인 경우 상류면 경사 심벽이 검사나 보수에 용이하므로 권장되지만 대댐인 경우에는 부등침하에 따라 심벽이 균열될 수 있는 잠재성이 있다. 그러므로 암반이나 압밀된 모래 또는 자갈이 좋은 기초로 사용된다. 상하류 석괴면의 경사도는 사석(捨石)에 의한 자연경사로 하던가, 인공의 돌쌓 기에 의한 급경사 등 공법에 따라 단면이 결정된다. 일반적으로 록필댐은 기초굴착량이 매우 적은 장점이 있다. 록필댐은 흙댐으로서는 적당한 토질재료를 얻을 수 없으나 암석 은 풍부하게 공급될 수 있고 콘크리트댐 공사로서는 공사비가 너무 고가가 되는 벽지에 서 채택되는 형식이다.

다. 토석댐(earth rock dam)은 1942년 미국 North Carolina에 높이 75m인 Nantahala dam이 그 효시로서 종래의 필댐과 달리 매우 혁신적인 설계법이다.

<그림 2.4-4>에서 보는 바와 같이 댐체의 대부분이 마치 상류 경사 심벽형 록필댐과 같이 사석으로 되며 상류면 콘크리트 슬래브 대신에 비교적 두터운 경사점토심벽을 만들고 여과층으로 이를 보호하도록 한 것이다. 즉, 댐체 하류부는 덤프된 석괴로 되어있고, 상류면은 불투수성 흙 으로 구성된 것이다. 이 댐은 흙층과 석괴층 사이의 결함으로 파괴된 사례도 있으나 두 층간에 설치하는 여과층(filter)에 대한 많은 연구가 이루어져 근래에 상당수의 토석댐이 건설되었으며 비교적 경제적인 형식으로 알려져 있다.

2. 콘크리트댐

가. 콘크리트중력댐(concrete gravity dam)은 댐 재료로 콘크리트를 이용하는 댐이 며 댐체의 자중만으로 안정을 유지해야 하는 형식이므로 수압(정수압, 양압, 동수압), 퇴 사, 빙압, 지진 등에 대하여 콘크리트의 자중과 기초의 반력으로 전도(overturning), 활동 (sliding) 또는 초과응력(over stressing)에 대하여 안전하도록 설계해야 한다. 이 형식은 자중이 크므로 견고한 지반이 필요하고 재료도 많이 들어 공사비가 많아지는 결점이 있 지만 설계이론이 평이하고 시공 및 유지관리가 용이하며 안전도가 큰 장점이 있다. 우리 나라의 거의 모든 콘크리트댐은 중력식이다

나. 콘크리트 아치댐(concrete arch dam)은 댐에 작용하는 외력을 댐의 하부기초와 양안에 전달토록 하므로서 구성재료의 강도가 충분히 이용되고 따라서 콘크리트재료가 대폭적으로 절감되며 경쾌한 미관을 갖게 된다. 콘크리트 아치댐은 댐 계획지점 계곡의 폭과 댐 높이의 비율이 크지 않고 계곡 양안의 기초가 견고한 암반이어서 아아치 작용에 의한 외력에 저항할 수 있는 지점에서 채택된다.그러나 우리나라에는 그 적지가 매우 드 물다. 또한 댐 응력해석법도 논란이 있는 상태로서 그 설계법이 다각도로 연구 발전되어 야 할 형식이다.

다. 콘크리트 부벽댐(concrete buttress dam)은 경사진 얇은 슬래브를 상류면으로 하며 이를 부벽으로 받친 형식으로 기초는 중력댐 만큼 견고한 암반을 필요로 하지 않으 며 콘크리트 소요량이 적고 댐체검사가 용이한 장점이 있으나 댐체의 내구성이 적으며 거푸집 작업이 많고 복잡하며 강철재를 필요로 하는 단점을 갖고 있다. 이 형식의 공사는 보통 노임이 고가일 때에는 다른 형식의 댐과 경쟁이 되지 않는다. 라. 그 밖에 중공 중력댐(hollow gravity dam), 목조댐(timber dam) 및 강철댐(steel dam)이 있으나 특별한 경우 외에는 쓰이지 않는다.

 

----  잘 보셨으면  "좋아요" 부탁해요?  010-3816-1998. 감사함다. -----