70. 어스댐(earth dam)

   가. 정의

 어스댐은 자연의 토질재료를 주체로 하여 이루어진 댐으로서 각종 형식의 댐중 가장 오래전부터 축조되었으며, 기록에 남아있는 가장 오래된 것은 우리나라는 서기 330년에 축조한 김제의 벽골제가 있고, 외국의 예로는 B.C 504년 새이론의 Padavil 댐 (H = 21 m), 일본에는 B.C. 36년에 축조된 狹山池(H=15m)이 있다. 이 같은 댐은 세계 대댐(H>15m)의 50%를 차지하고 있으며,

어스댐의 특징은 다음과 같다.

① 기초지반에 대한 설계조건이 다른 댐에 비하여 제약을 적게 받는다.

② 축조지점 부근의 재료를 사용할 수 있다.

③ 시공이 쉽다.

④ 홍수 등 재정월류에 대하여 저항력이 거의 없다.

⑤ 완성 후에도 공학적 성질이 변화하여 파손되기 쉽다.

⑥ 사질 또는 연약한 기초와 제체는 지진피해를 받기 쉽다.

   나. 어스댐의 종류

 댐 형식을 구성재료로 분류허면 콘크리트댐, 록필댐, 어스댐, 기타(강재, 목재 등) 댐 및 이들의 복합댐이 있다. 이 중 록필댐과 어스댐은 명확히 구분하기 곤란한 경우가 많고 이론이 많다.

1960년 ASCE 심포지엄에서는 동일재료가 50%보다 많은 쪽으로 구분하기로 한 예도 있다.

요즘에는 록필댐과 어스댐을 모두 필댐(fill dam)이라 부르고 있는데 이는 fill type dam 의 약호로서 최근에는 국제적으로 사용되고 있다. 이 명칭의 이유는 구성재료가 다양해져 록(rock), 어스(earth)인가 구분하기가 곤란한 경우가 많기 때문이다. 또한 우리나라 농림수산부의 설계기준에서는 필댐 형식의 분류를 균일형, 존형, 표면차수벽형, 코어형(토질재료 이외의 불투수성 재)으로 하고 있다. 이 분류를 보면 균일형을 어스댐이라 하면 가장 명쾌한 구분이나 실제로는 토질재료의 투수성이나 역학특성이 다양하기 때문에 다른 형식의 댐도 어스댐으로 많이 축조되고 있다.

1) 균일형 어스댐

어스댐에서 사력질 재료의 잡석(riprap)이나 수평 또는 수직 드레인, 토우 드레인(toe drain)을 설치한 경우는 균일형과 존형의 구분에 대한 의견이 분분하다. 농림수산부의 설계기준에서는 토질재료 존이 단면의 80% 이상을 어스댐이라 하고 있다. 공학적으로 이 구분은 합리성이 없다는 의견도 있으며 형식별로 설계진도나 계측 항목이 다른 하천 관리시설 등 구조형 및 동규칙의 규정 등도 있으며 댐 설계 시공상 실질적으로 구속이 발생하고 있기 때문에 이같은 형식 분류도 중요한 의미를 갖고 있다.

경험적으로 단순한 균일형 댐은 댐 높이 30 m 정도가 한계로서 이를 넘는 경우는 약간 두터운 잡석, 수평 또는 수직 드레인, 토우 드레인 등을 설치하는 것이 안정상 유리하다.

2) 존형 어스댐

불투수성 존을 중심으로 투수셩이 다른 몇 개의 존으로 구성되는 댐으로서 중심부의 불투수존은 경사 또는 연직으로 하며, 그 내외측은 점차 투수성이 좋은 조립질로 배치한다.

3) 표면차수벽형 어스댐

댐 상류면을 아스팔트 콘크리트, 철근콘크리트 또는 기타 재료를 포장하여 지수를 시키는 댐으로서 지수벽이 균열되지 않도록 설계해야 한다.

4) 코어형 어스댐

불투수성 존의 재질 및 시공품질을 확보하기 위하여 제체 내에 토질재료 외에 콘크리트, 아스팔트, 인공 불투성 재료를 설치한 댐으로서 이것이 제체침하, 저수지 수압에 의하여 파괴되지 않도록 해야 한다.

   다. 어스댐의 설계 시공상 특징

 ① 안정해석은 일반적으로 원호 활동면 절편법의 전응력 해석법을 적용.(대규모 댐에서는 유효응력으로 해석하는 경우가 많다.)

② 시공중 과잉 간극수압의 발생으로 활동 위험성이 커짐

③ 지진시 제체의 가속도 증폭율이 큼

④ 댐 높이 30m 이상의 균일형 댐은 다른 형식의 댐과 같은 안전성이 필요함로 댐 높이의 제한을 받는다.