69. 양압력(uplift pressure)

 "양압력은 댐 등의 수리구조물 본체의 저면 및 기초지반의 간극이나 균열부에서 임의 단면에 연직 상향으로 작용하는 내부 수압" 이라 정의할 수 있으며, 또한 호안 구조물로서 케이슨, 블록 등을 대상으로 하는 "양압력은 수중에 설치된 케이슨, 블록 등의 저면에 작용하는 상향의 파압력으로서 정수압과 동수압으로 구성된다" 라고 정의할 수 있다.

여기서, 전자는 토질공학에서 지하수 문제로서 취급되는 경우가 많고 후자는 하천, 해안공학에서 파의 문제로 취급하는 경우가 많다. 개념적 성질로는 전자의 예로서 댐을 고려하면 저면 상류단에서는 전수심에 해당하는 압력이 하류단으로 감에 따라 점차 감소하여 하류단에서는 하류측 수심에 해당하는 압력이 작용한다.

또한 후자의 예로서 호안 케이슨을 고려하면 해측 저면이 가장 강하고 육지측으로 갈수록 직선적으로 감소되는 경향이 있다. 이때 파의 성질, 수심 및 케이슨 저면하의 기초지반 성질에 따라서 양압력의 분포와 강도가 다르다.

댐설계에서는 제체 내 및 기초지반 내에는 간극압이 발생하는 것으로 하여 이들의 안정을 검토하고 있는데, 간극압은 안정검토를 하는 단면의 전면적에 분포하고 그 면에 수직으로 작용하는 것으로 하며, 콘크리트 댐에서서는 간극압을 양압력으로 하여 그림 69-1과 같이 구한다.

Weaver 는 그림 69-2와 같은 조건의 투수성지반 위에 설치된 댐에서 널말뚝이 여러 위치에 있을 경우에 댐저면에 작용하는 전양압력 U를 계산하고 널말뚝이 없는 경우의 전양압력 Us=0 와 비교하여 그림 69-3을 작성하였다.

또한 널말뚝이 없는 경우의 전양압력 Us=0 는 그림 69-2의 기호를 사용하여 다음식으로 구할 수 있다.

호안구조물로서 케이슨 등의 직립벽을 가지는 호안구조물에 작용하는 양압력은 정수압에 의한 것과 동수압에 의한 것이 있으며, 각각 그림 69-4에 나타낸 기호를 사용하여 설명하면 다음과 같다.

정수압에 의한 양압력분포와 양압력은 케이슨 저면에 균일하게 분포하며, 그 값은 다음 식으로 구할 수 있다.

                                                              (2)

이것은 정수시에 케이슨에 작용하는 부력과 같다. 동수압에 의한 양압력분포와 양압력(pu)은 식 (3)으로 구할 수 있으며, 삼각형 분포로 된다.

또한 그림 69-4에서 이론적으로는 양압력이 pu = p3 로 되지만 경험적으로는 양압력이 약간 저감된다.