R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201717AWMP-C104626-03 | |||||
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| 연구사업명 | 물관리연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 극한 수재해 대응 노후 필댐 스마트 그라우팅 보강 및 검증 시스템 기술 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2015-09-15 ~ 2018-06-14 | |||||
| 연구책임자 | 임국묵 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
5명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
16명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 243,000,000 원 기업 : 133,521,000 원 계 : 376,521,000 원 |
총연구비 | 정부 : 751,000,000 원 기업 : 388,189,000 원 계 : 1,139,189,000 원 |
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| 연구기관명 | (주)한세지반엔지니어링 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
본 연구는 극한 홍수 등에 대응하기 위해 노후 필댐의 코어층 보강을 목적으로 첨단 스마트 센싱 및 고정밀도 모니터링 동기화를 통한 가변형 그라우팅 시스템을 개발하고 보강효과 검증을 위한 표면파탐사 상시 모니터링 시스템을 개발함과 동시에 최신예 대형 원심모형실험 및 수치모델링 기술을 정립하는 연구로서, 기존 그라우팅 공법 적용 시 수동식 주입압 조절실패에 의한 노후 제체의 위해성을 최소화하고 차수성을 최적화하는 장치/시스템 시제품 제작 및 시제품 성능평가 또는 시제품 신뢰성평가 단계의 기술개발임 [최종목표] 본 연구는 극한 홍수 등에 대응하기 위해 노후 필댐의 코어층 보강을 목적으로 첨단 스마트 센싱 및 고정밀도 모니터링 동기화를 통한 가변형 그라우팅 시스템을 개발하고 보강효과 검증을 위한 표면파탐사 상시 모니터링 시스템을 개발함과 동시에 최신예 대형 원심모형실험 및 수치모델링 기술을 정립하는 연구로서, 기존 그라우팅 공법 적용 시 수동식 주입압 조절실패에 의한 노후 제체의 위해성을 최소화하고 차수성을 최적화하는 장치/시스템 시제품 제작 및 시제품 성능평가 또는 시제품 신뢰성평가 단계의 기술개발임 [연구내용 및 범위] ○ 노후 필댐 성능개선을 위한 초정밀 스마트 그라우팅 기술 개발 - 기존 노후 필댐 코어재 저압 그라우팅 kgf/㎠ 단위 제어 형식을 gf/㎠ 단위로 초정밀 제어 가능 - 기존 주입압의 지상-주입부 오차 발생 시간차를 제로타임 실시간 반응 및 제어 목표 - 기존 주입압 조절 실패로 인한 반복적 그라우팅 보수보강 대비 스마트 센싱 기술 활용 그라우팅 최적화로 10% 이상 경제성 개선 - 실시간 주입압 감시를 위한 스마트 선단장치 및 케이싱 기술 개발 - 지상부 압력게이지와 주입공 하단 선단부 압력차이에 따른 반응시간차 극복 - 스마트 압력계가 장착된 스마트 선단장치 기술 개발 - 케이싱 외부 히빙압력 모니터링을 위한 스마트 케이싱 기술 개발 ○ 스마트기술을 활용한 기존 수동제어방식 대비 주입압 초과 방지를 통한 코어층 위해성 저감 및 차수성 극대화를 통한 안전 시공 및 효율성 극대화 달성 - 스마트 그라우팅 기술은 지상부 통합 관리시스템과 주입공내 지하 시스템으로 구성 - 지상부 : 실시간 자동 압력 조절 시스템 개발, 태블릿을 이용한 실시간 모니터링 및 품질관리, 지하 주입공내 압력센서와 연동 기술 - 주입공내 시스템 : 필댐 코어부 선단장치에 장착되는 압력측정용 스마트 손데 및 주입공 케이싱 및 지반 밀착 압력측정을 위한 스마트케이싱 개발 - 실제 그라우팅 용액이 주입되는 코어부 주입선단에 장착된 초정밀 압력센서를 통해 In-situ 압력을 지상시스템으로 연동하여 심도별로 설정된 한계압을 자동 측정하여 주입속도 및 압력을 자동제어할 수 있는 기술을 포함함 ○ 초저압 능동제어 스마트그라우팅 경제성 분석 ○ 비파괴 상시 표면파 모니터링 시스템 기술개발 - ICT기반 상시 표면파탐사 모니터링 시스템 구축 - Active, Passive 표면파 통합 역산을 통한 댐체 전방위 커버리지 - IoT기반 센서간 통신을 통한 상시 표면파 자료 취득 및 제체 강성변화 탐지 - 전단파를 통한 SPT-N값, 전단계수, 탄성율, 다짐도의 정량화된 수치 유도 기법 개발 ○ 보수·보강 정량적 효과 판정 표면파 탐사 기법 개발 - 보강 그라우팅 주입 효과 판정을 위한 정량적 평가 기법 연구 - 상시표면파 어레이 시스템을 통한 광대역 댐체 성능평가 시스템 개발 ○ 기존 표면파탐사 한계 및 시추공교란 부작용 보완 방안 - 기존 표면파 탐사의 한계는 낮은 가탐심도에 있으며 이를 극복하여 다양한 제고를 갖는 제체의 정량적인 물성치를 감시하기 위해 금번에는 Active-Passive 동시역산을 실시함. - 보강효과의 Time-dependent한 변화도 상시표면파 모니터링 기법에 의해 Vs로부터 유도된 정량적인 강성변화를 유추 가능함 ○ 대형 원심모형실험을 활용한 노후 필댐 보강효과 검증 물리모델링 기술 개발 - 세계 최대급 대형 원심모형시험기를 이용한 노후 필댐의 보강 전 모형실험 기술 정립 및 보강 메커니즘 규명 실험기법 정립(상사성, 코어재 다짐도, 그라우팅 주입재 모델링 기술, 보강 효과 검증 모델링 기술 개발) ○ 고급 수치모델링을 통한 노후 필댐 보강효과 검증 기술 정립 - FEM/FDM 수치모델링 시 그라우팅 보강체 구성모델 역학적 물성 규명 (대형 삼축압축시험 등) - 고급 구성모델을 적용한 그라우팅 보강 필댐의 FEM/FDM 해석기법 개발 - 노후 필댐의 고 신뢰성 현장 물성 DB 활용, 물성 통계분석 모델 제시 ○ 연구기간내 Test Bed 확보방안 - 중소규모 노후 필댐 또는 저수지 test bed는 국토교통부 산하 국가 주요 댐 관리주체인 K-water 사업부서와 협의하여 1차년 연구기간 내 선정예정이며, K-water 관리용 댐 또는 보강이 예정된 지자체 노후 저수지 등에서 선정 예정 - 또한 과업의 특성상 기술이전을 통한 현업화가 가장 중점적인 목표이며 과업종료후 6개월 이내에 K-water에서 기술계약 형태로 현업화 할 예정임 ○ 다양한 저수지, 댐등에 대한 기술의 적용범위 및 핵심기술 |
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| 색인어 | 한글 | 필댐 | 그라우팅 | 표면파 | 강성 | 물리모델링 |
| 영문 | Fill-Dam | Grouting | Surface wave | Stiffness | Physical Modeling | |
| 최종보고서 | 최종보고서(노후 필댐).pdf | |||||