해저케이블 매설 안전성 확보를 위한 토질에 따른 앵커 파일의 관입 특성 평가

Abstract

해저케이블 매설 해역에서 앵커 파일의 낙하로 인한 해저케이블 파손 사고가 자주 보고되어 오고 있다. 앵커 파일의 낙하로부터 해저면에 매설되어 있는 해저케이블의 안전성을 확보할 수 있는 매설 심도를 결정하기 위해 앵커 파일의 지반 관입 특성이 합리적으로 산정되어야 한다. 본 연구에서는 수치시뮬레이션과 실증 시험을 통해 해저케이블이 매설되는 토질에 대한 앵커 파일의 관입 특성을 평가하였다. 앵커 파일의 토양 관입 현상에 대한 수치 시뮬레이션은 외연 시간 적분법 기반의 범용 비선형 유한요소 해석 코드를 이용하여 유체-구조 연성 해석 방법을 적용하였다. 앵커 파일이 관입되는 토질은 실제 해저케이블 매설 시공이 많이 이루어져 있는 국내 서남 해역의 대표 토질인 모래층과 점토층의 두가지 형태를 고려하였다. 수치 해석 결과, 점토 지반에서의 최대 관입량이 모래 지반보다 86% 이상 높게 나타났다. 실증 시험과 수치 해석의 오차율은 모래 지반과 점토 지반에서 각각 10.1%와 2.5%로 나타났고, 앵커 파일의 낙하 충격으로 인한 지반 관입에 대한 수치 해석임을 고려할 때 오차율은 합리적인 수준으로 판단되었다.