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3장 투수

댐, 제방


▪ 필댐: 록필댐 vs CFRD
▪ 차수/필터 조건, 수압파쇄, 연약지반 대책
▪ 제방 붕괴 요인 및 대책 (세굴, 파이핑 등)

투수계수


▪ Darcy 법칙: \[ v = ki \] ▪ 동수경사: \[ i = \frac{\Delta h}{L} \] ▪ 투수계수 범위: 모래~실트~점토

유선망


▪ 유량: \[ Q = k \cdot \frac{n_f}{n_d} \cdot h \] ▪ 침투압: \[ u = \gamma_w \cdot h_p \] ▪ 한계동수경사: \[ i_{cr} = \frac{\gamma_{sub}}{\gamma_w} = \frac{G_s - 1}{1 + e} \]

유효응력, 한계동수경사


▪ 유효응력: \[ \sigma' = \sigma - u \] ▪ 수두 손실 고려한 안전율: \[ F_s = \frac{i_c}{i_m} \]

사질토 vs 점성토


▪ 사질토: 액상화, 보일링
▪ 점성토: 히빙, 퀵클레이, 스웰링
▪ 압밀방정식 차이: Darcy vs Terzaghi

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공식

[공식] 실내투수시험 및 압밀시험

\[ Q = kiAt \quad \Rightarrow \quad k = \frac{Q}{iAt} \] \[ k = C_v \cdot m_v \cdot \gamma_w \]

[공식] 경험식

Hazen 식: \[ k = c_1 \cdot D_{10}^2 \quad (\text{cm/s}), \quad c_1 = 100 \sim 150 \text{ (사질토)} \] Taylor 식: \[ k = c \cdot D_{10}^2 \cdot \frac{\gamma_w}{\eta} \cdot \frac{e^3}{1+e} \] Kozeny-Carman 식: \[ k = \frac{D_{10}^2}{K' S} \cdot \frac{\gamma_w}{\eta} \cdot \frac{e^3}{1+e} \] Casagrande 식 (가는 모래): \[ k = 1.4 \cdot e^2 \cdot K^{0.85} \]

[공식] Darcy 법칙

\[ Q = A \cdot v = A \cdot k \cdot i, \quad i = \frac{\Delta h}{L} \]

[공식] 등가투수계수

수평흐름: \[ Hk_h = H_1 k_1 + H_2 k_2 + H_3 k_3 \] 연직흐름: \[ \frac{H}{k_v} = \frac{H_1}{k_1} + \frac{H_2}{k_2} + \frac{H_3}{k_3} \]

[공식] 보일링 / 파이핑 / 히빙 검토

동수경사: \[ i = \frac{\Delta h}{L}, \quad i_{cr} = \frac{\gamma_{sub}}{\gamma_w} \] 보일링 안전율: \[ F_s = \frac{i_{cr}}{i} = \frac{\gamma_{sub}}{\gamma_w} \cdot \frac{L}{\Delta h} \] 파이핑: 동일 계산 가능
히빙: \[ F_s = \frac{\text{저항력}}{\text{작용력}} = \frac{\text{극한지지력}}{\text{재하중강도}} \]

[공식] 유선망 침투유량

\[ Q = k \cdot \frac{n_f}{n_d} \cdot h \] ( \(n_f\): 유로수, \(n_d\): 등수두면수 )