99. 침윤선(seepage line)

 침윤선은 하천제방, 필댐 등과 같은 제체 중의 침투류, 용수로에서 지반 내로 흐르는 침투류 및 정호로 모이는 침투류 등 흙 속을 침투하는 중력수의 정상침투류 자유수면을 나타내는 선으로서 이 선이 연한 수압은 0이 되는 하나의 유선으로 정의할 수 있다.

필댐의 예를 들면 침윤선은 설계시 중요한 설계 검토사항의 하나로서 그 위치는 유선망을 그리거나 계산을 하여 구하며, 이것은 제체와 기초의 침투류에 대한 안정성 검토, 침튜량 계산 등의 침투류 해석 및 침투류 조절공법 설계를 위한 기본조건으로서도 필요하다.

또한 침윤선 위치는 필댐 완성 후에 중요한 제체안정관리 측정사항의 하나로서 수위를 측정하여 구하며, 그 측정결과는 침투류 상태를 파악하고 제체 내 배수시설의 기능발휘 여부 판정에 이용된다.

침윤선을 구하는 방법으로서 균일형과 중심차수존형 필댐의 경우는 A.Casagrande 의 방법, 경사차수존형 필댐은 복적의 방법을 이용하는 것이 일반적이며, 유한요소법을 이용하여 구하는 경우도 있다.

균일형 필댐의 경우 A.Casagrande에 의한 침윤선은 그림 99-1에서 제체하류비탈면 끝 A점에서 하류측으로 yo/2 만큼 떨어진 Ao 점과 상류측 수면상의 B2점을 통과하는 포물선이 침윤선의 기본포물선이 되며 A를 원점으로 하여 횡축을 x, 종축을 y로 하는 포물선 식은 다음과 같다.

                                                               (1)

상기 공식으로 기본포물선을 구할 수 있으며, 제체 상류사면은 등수두선이므로 이 면에 직각으로, 또한 하류사면은 제체 밖으로 침윤선이 나오지 않도록 다음과 같이 수정한다.

그림 99-2의 침윤선(B-C-A)는 그림 99-1의 기본포물선(B1-Co-Ao)을 수정한 것인데 유입점의 유선은 사면에 직각으로, 또한 Co 점은 C점, 즉 경사거리 Δa 만큼 강하된다. 이 Δa는 유출면의 경사각에 따라 다르므로 다음 식으로 구한다.

침윤선 측정은 필터로 보호된 지름 6cm 정도의 강관 또는 염화비닐관 등의 유공관을 제체 횡단방향으로 3공 이상 설치하여 수위를 측정한다. 댐 길이가 길 경우에는 100m 마다 1열씩 몇 개의 열로 나누어 설치하며, 양안 지반 등에서 침윤선 변화가 예상될 경우는 그 장소에도 설치한다.

관내 수위는 줄자 끝에 매단 수면 탐촉자의 전기저항 변호에 의하여 수위를 측정하고 각 공의 수위를 이어서 침윤선으로 한다.