지진 및 지진해일파의 작용하에 해안옹벽의 안정성, 육상구조물군에 작용하는 파력 및 지진해일파의 제어에 관한 연구

Abstract

분석하여 본 수치해석법의 타당성을 검증하였다. 이로부터 단주기파랑의 제어에 있어서 최소반사율을 나타내는 2열잠제의 조건을 검토하였고, 고립파에 대해서는 2열잠제의 천단고, 천단폭, 이격거리 및 입사파고 등을 변화시켜 1열 불투과성 사각형 잠제(이하에서는 1열잠제로 칭함)에 의한 결과와의 대비를 통하여 고립파의 3차원파랑제어특성을 검토하였다. 수치해석결과는 1열잠제보다 단면적이 적은(천단고는 동일함) 2열잠제가 단주기파랑 및 고립파를 보다 효율적으로 제어하며, 특히 본 연구의 조건하에서 2열잠제의 경우가 1열잠제에 비해 약 58%정도의 부가적인 파고저감효과를 나타내었다.

다음으로, 복수의 육상구조물군에 작용하는 지진해일파력을 3차원혼상류해석법으로부터 수치적으로 검토하였다. 특히, 육상구조물의 배치형상과 호안에서의 이격거리 등에 따른 지진해일파력의 특성을 수치실험을 통해 조사하였으며, 육상구조물군에 작용하는 지진해일파력에 대한 기존의 수리실험결과와 비교 및 분석하였다. 그리고, 육상구조물에 작용하는 지진해일파력의 추정을 위해 정수압적인 방법과 동수압적인 방법을 각각 적용하여 기존실험결과 및 설계기준과의 비교를 통하여 3차원수치해석의 유용성을 검토하였으며, 기존실험결과와 수치해석결과를 동시에 고려하여 동수압적인 추정법에 관한 회귀식을 제안하였다. 이로부터 육상구조물에 작용하는 지진해일파력의 산정에 관한 본 수치해석의 유용성을 확인할 수 있었다.

마지막으로, 해안옹벽에 작용하는 지진과 지진해일파의 영향에 대하여 한계평형상태해석법을 적용하여 활동 및 전도에 대한 해안옹벽의 안정성평가를 실시하였다. 안정성평가에서 해안옹벽에 작용하는 힘들로 지진토압, 지진관성력, 동수압, 정수압, 지진해일파력 등을 고려하였다. 또한, 지진해일파력에 대하여 기존의 제안식과 3차원혼상류해석법으로부터 추정된 지진해일파력을 적용하여 해안옹벽의 안정성평가를 비교&#8226

최근 세계적으로 빈번히 발생하고 있는 지진 및 지진해일에 의해 세계 각지에서 피해가 늘어나고 있다. 2004년 12월 인도네시아 수마트라 지진 및 지진에 의한 지진해일, 2009년 9월 30일 남태평양의 사모아 제도에서 발생한 지진해일, 2010년 1월 12일에 발생한 아이티지진, 2010년 2월 27일에 발생한 칠레지진 등 지진 및 지진해일에 의한 피해가 점점 증가하고 있는 추세이다. 우리나라도 동해연안에서 일본 근해에 기원한 지진해일로 다소의 피해를 입었으며, 향후 일본의 지진공백역 등에서 발생될 수 있는 지진해일로 피해가 예상되고 있다. 지진해일이 발생하면 경우에 따라 인명피해를 비롯하여 연안에 위치한 항만과 같은 주요한 사회간접자본시설물의 파괴, 침수 등에 의한 가옥피해 등 연안구조물에 막대한 피해를 유발시킨다. 따라서, 지진해일에 의한 피해를 저감하기 위해서는 지진해일파(고립파)의 제어특성을 파악하고 그에 따른 제어방법에 관한 연구가 수반되어야 할 것이다. 또한, 지진해일파에 의한 연안구조물의 피해를 최소하기 위하여 육상 및 연안구조물에 작용하는 지진해일파력은 내파설계상 정확히 예측되어야 할 것이다. .

먼저, 본 연구에서는 단주기파랑과 고립파를 동시에 저감시키기 위해 Bragg공진현상으로부터 입사파랑에너지를 포획하여 배후로 전달되는 파랑에너지의 저감을 도모할 수 있는 2열 불투과성 사각형 잠제(이하에서는 2열잠제로 칭함)의 파랑제어능을 수치적으로 검토하였다. 단주기파랑에 대해서는 Green공식에 기초한 경계적분방정식법을, 고립파에 대해서는 3차원혼상류해석법을 각각 적용하여, 기존의 수치해석결과 및 고립파의 특성과 비교&#8226

분석하였다. 또한, 지진해일파고, 수직지진가속도계수, 내부마찰각, 벽마찰각, 간극수압비 등의 변화에 따른 해안옹벽의 안전율변화를 제시하였고, 해안옹벽의 안정성에 대하여 지진과 지진해일파를 고려하지 않은 경우와도 비교하였다. 이로부터 지진해일파력에 대한 수치해석결과는 기존의 제안식을 적용한 결과와 유사한 것으로 나타났으며, 지진과 지진해일파가 동시에 작용하는 경우 수동적인 상황에서 해안옹벽의 안정성은 현저히 감소하고 있으며, 주동적인 상황에서 지진해일파는 저항력으로 작용하여 해안옹벽의 안정성을 증가시키는 것으로 나타났다.