본 논문에서는 제방 제체 하부지반에 투수계수 차이가 많이 나는 투수층(전석층)이 존재하는 김포제방에서 발생한 파이핑 현상을 모형실험 중 하나인 원심모형시험을 이용하여 모사하였다. 또한 원심모형실험과 동일 조건을 대상으로 수치해석을 수행하여 원심모형실험 결과와 비교하였다. 우선, 김포 제방을 바탕으로 원심모형실험을 수행할 단면을 결정하고, 간극수압계를 매설한 모형 제방에서 원심모형실험을 수행하였다. 실험을 통해 대부분의 물이 전석층으로 흐르는 것을 확인 하였으며 그로 인해 파이핑 현상이 발생하였다. 비디오 카메라 영상을 통해 기존의 연구 결과와 같이 전석층과 제내지 측 지표면과 거리가 가장 짧은 부분에서의 파이핑 현상을 확인하였다. 간극수압계를 통해 획득된 수압 분포 특성도 전석층으로의 물의 흐름으로 인해 파이핑 현상이 발생한 것임을 확인시켜주었다. 수치해석 결과 또한 원심모형실험 결과와 동일한 위치에서 파이핑 현상이 발생하는 것을 확인하였다. 원심모형시험을 통해 제방에서의 파이핑 현상을 모사하였으며 추후 제방 연구에서 원심모형시험을 이용하여 다양한 실험 및 현상을 평가, 예측 할 수 있을 것이라 판단된다.
This paper simulates the piping effect, found levees with large difference in coefficient of permeability within the foundation such as the Gim-po Levee, via centrifuge model test which is a model test. We have also conducted a numerical analysis under the same conditions as the centrifuge model test to compare its results. First, we decided to use the centrifuge model based on the Gim-po Levee, and the tests were executed on a model levee with pore water pressure transducers. We have found that most of the water flows through the permeable layer and causes the piping effect. Via video camera footage, we have found that the piping effect occurred at the toe of the model levee. The characteristic of pressure head distribution, obtained from the pore water pressure transducers, also proves the occurrence of the piping effect. The numerical analysis results also showed the same results as the centrifuge model test. We have simulated the piping effect via centrifuge model test and believe that the centrifuge model test is viable for various tests, predictions and evaluation of the levee problems.
