일반기술

포화된 지반체에서 파도의 전파특성

지하수로 포화된 지반체에 발파충격이나 지진과 같은 파동이 가해졌을 때 파동의 전파특성을 정량적으로 규명하기 위하여 이론식을 유도하였으며, 이를 토대로 다양한 지반조건에 따른 Parametric study를 수행하였다. 향후 본 연구의 Parametric study 결과는 지반체에서 파동의 전파특성을 규명하는데 많은 도움이 될 것으로 기대한다.지진이나 충격파에 의해 발생되는 파동의 전파로 인한 지반의 운동을 파악하는 것은 원자력발전소의 격납구조물은 물론이고 국가 주요 구조물의 내진설계분야에서 매우 중요하다. 지반체는 지하수의 포화도에 따라 파동의 전파특성이 상당히 다르다. 그리고 토사나 암석입자의 변형과 간극수의 운동 사이의 상관관계는 지반체의 파동특성에 매우 중요한 것으로 알려지고 있다. 그럼에도 불구하고 대부분의 경우 이를 정확하게 고려하지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 포화된 다공성매체에서 파동의 전파특성에 대한 이론의 정립과 이론해의 유도, 그리고 이를 수치적으로 해결하고자 한다. 또한 이를 이용하여 다양한 Parametric Study를 수행하여 외력의 주파수의 영향, 지반체 및 간극수의 재료특성에 따른 파동의 전파특성 변화를 평가하였다.이론해의 유도와 이를 기반으로 작성한 수치해석 프로그램 작성이 연구의 주골격이다. 이를 활용하여 다양한 파라미터 연구가 가능하다.본 연구에서는 포화된 지반체에 대한 완전연계 Field방정식을 사용하여 완전 포화된 다공성매체에서 파동의 전파속도를 구할 수 있는 해석적 이론해를 유도하였다. 이를 위해 완전 포화된 다공성매체의 해석을 위한 공학적인 접근방법이 채택되었으며 균질한 영역에서 1차원 파동의 전파를 위한 이론해가 유도되었다. 본 연구에서는 앞에서 유도한 파동속도와 감쇠에 대한 이론적 수식을 활용하고자 이들의 일반해를 컴퓨터 코드화하였으며, 이를 사용하여 지반체의 물성치 변화와 이단계 매체에서 파동속도에 미치는 외력주파수의 영향을 각각 평가하였다.