지하수위 변화에 따른 호안 주변 지반내의 흐름특성
Pore Flow Characteristics in Seabed around Dike Due to Variation of Ground Water Level
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초록
최근, 해수욕장으로서의 기능 창출 뿐만 아니라 해안공간의 이용 및 개발에 따른 자연해변의 소실을 대체할 수 있는 인공해변이 건설되고 있다. 그리고, 파랑작용에 의한 매립토사의 유출로부터 인공해변을 보호하기 위한 구조물이 필요하며, 일반적으로 호안이 주로 건설된다. 해저지반 상부에 건설되는 호안의 안정성을 위하여 필히 검토되어야 할 사항 중의 하나가 호안 배후의 지하수위 거동이다. 그러나, 비선형파랑과 지하수위의 거동특성이 인공해변의 토사유출 및 구조물의 안정성에 중요한 요소로 작용함에도 불구하고 이에 대한 연구는 거의 수행되지 않았다. 본 연구에서는 비선형파랑과 호안 및 지하수위로 인한 흐름간의 동적 상호작용을 살펴보기 위하여 정수위와 지하수위와의 차이를 고려할 수 있는 수치파동수로를 개발하였다. 개발된 수치파동수로를 이용하여, 지하수위 변화가 호안 주변 지반내의 수리학적 특성에 미치는 영향을 살펴보았고, 지하수위의 변화에 따른 파동장 및 간극수 흐름, 간극수압 및 와도를 수치적으로 재현하였다. 결과로부터 지하수위의 변화에 따른 호안 주변 지반내의 수리학적 특성들이 어떻게 영향을 받는지 알 수 있었다.
Abstract
Recently, an artificial beach has been constructed compensating for loss of the natural one caused by the development of coastal area, as well as serving as a location for recreational activities such as sea bathing. It is well known that some structure should be constructed to protect an artificial beach from the outflow due to wave action of the reclaimed sand. In general, dike is utilized as the structure to protect an artificial beach. And, one of the factors which may need to be taken into consideration for stability of dike on seabed foundation is the ground water behavior behind dike. However, the interrelated phenomena of nonlinear wave and ground water response have relatively little attention although these interactions are important for stability of structure and sand suction to the artificial beach. In this paper, the numerical wave tank was developed to clarify nonlinear wave, dike and ground water dynamic interaction, which can simulate the difference of ground water and mean water level. Using the developed numerical wave tank, the present study investigates how variation of ground water level influences hydrodynamic characteristics in seabed around dike and numerically simulates the wave fields, pore flow patterns, pore water pressures and vorticities according to variation of ground water level. Numerical results explain well how hydrodynamic characteristics in seabed around dike is affected by the variation of ground water level.
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