파이핑 문서 원본 보기

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'''파이핑'''(piping)이란 수리구조물([[흙댐]], [[방조제]], [[널말뚝]] 등) 하류단에서 [[동수경사]]가 한계를 넘으면 흙이 [[침식]]되기 시작하여 결국에 상부 구조물의 붕괴를 일으키는 현상이다. 흙이 침식되면서 [[유선망|유로]]를 따라 공동이 생기면서 유로가 더 짧아지고, 동수경사가 점점 더 커진다.

[[유선망]]은 수리구조물 하류단 유선 출구에서 가장 촘촘하게 그려지고, 이 부근에서 [[동수경사]]가 가장 크다. 따라서 파이핑 현상은 이곳부터 일어난다.

== 안전율 ==
[[파일:파이핑 안전율.jpg|right|495x495px]]
파이핑에 대하여 안전한지 검토하기 위해서는 그림의 파이핑 검토 영역의 상향 침투력 J와 하향 흙무게(전유효하중) W를 비교한다. <math>i</math>는 동수경사, H<sub>ave</sub>가 검토 영역 바닥에서 지표면까지의 평균 수두손실, <math>\gamma_{sub}</math>가 흙의 [[수중 단위중량]]이라고 할 때, 단위폭에 대하여
:<math>\begin{align} J & = iD \gamma_w \frac 12 D \\
                & = \frac{ H_{ave} }{D} \gamma_w \frac 12 D^2 \\
                & = \frac{1}{2} \gamma_w D H_{ave} \\ \end{align}</math>
:<math>W = \frac{1}{2} \gamma_{sub} D^2</math>
파이핑에 대한 안전율 <math>F_s = \frac{W}{J} = \frac{D \gamma_{sub}}{H_{ave} \gamma_w}</math>

{{-}}

=== 크리프 비(weighted creep ratio)를 이용한 안전 검토 ===
Lane(1935)은 파이핑에 대한 안전율을 검토하는 경험식을 제안하였다.

[[파일:Piping of dam.png|오른쪽|프레임없음|400x400픽셀]]

<math>CR = \frac{l_w}{h_1 - h_2}</math>
* l<sub>w</sub> : [[유선 (곡선)|유선]]이 구조물 아래 지반을 흐르는 최소거리(가중 크리프 거리, weighted creep distance)
* h<sub>1</sub> - h<sub>2</sub> : 상하류 수두차

l<sub>w</sub> 계산은 가장 짧은 유선이 45°보다 가파르면 연직거리를 사용하고, 45°보다 완만하면 수평거리 합의 1/3을 취해 유선의 최소거리를 계산한다. 우측 그림에서

<math>l_w = 2l_v + \frac{l_{h1} + l_{h2}}{3}</math>

계산한 CR이 아래 표의 안전치보다 크면 파이핑에 대해 안전하다.
{| class="wikitable"
|-
! 흙의 종류 !! CR 안전치
|-
| 아주 잔 모래 또는 [[실트]] || 8.5
|-
| 잔 모래 || 7.0
|-
| 중간 모래 || 6.0
|-
| 굵은 모래 || 5.0
|-
| 연약 또는 중간 점토 || 2.0 ~ 3.0
|-
| 단단한 점토 || 1.8
|-
| 견고한 지반 || 1.6
|}

== 같이 보기 ==
* [[히빙]]

== 참고 문헌 ==
* {{서적 인용 |저자1=장병욱 |저자2=전우정 |저자3=송창섭 |저자4=유찬 |저자5=임성훈 |저자6=김용성 |날짜=2010 |제목=토질역학 |출판사=구미서관 |쪽=118-120 |isbn=978-89-8225-697-4 }}
* {{서적 인용 |저자1=김도열 |저자2=김석환 |저자3=기완서 |저자4=정상국 |저자5=이병철 |날짜=2009 |제목=알기쉬운 토질역학 |출판사=구미서관 |쪽=158 |isbn=978-89-8225-688-2 }}
*{{서적 인용|제목=토목기사 실기|날짜=2019|성=박영태|출판사=세진사|장=댐}}
* {{서적 인용|제목=토질역학의 원리|성=이인모|이름=|날짜=|판=2|출판사=씨아이알|쪽=|장=투수 시의 유효응력 개념}}

{{토막글|공학}}

[[분류:토질역학]]