최근 도심지에서 지하공간의 활용이 늘어나면서 인위적인 환경변화에 따라 상부지반이 무너지는 지반함몰(도로함몰)이 빈번히 발생하고 있으며, 재산 및 인명에 막대한 피해를 초래함으로 사전 예측 및 발생원인 조사가 매우 중요하다. 사고발생 후 2차사고 우려가 높기 때문에 긴급복구가 우선시되고 있어 상세한 원인규명에 대한 조사는 제한적으로 이루어지고 있는 실정이다. 지반함몰을 사전에 예측하기 위해서 시추 또는 물리탐사가 필요하지만 광범위한 지역에서는 비용이나 시간, 인력문제 등에 있어서 어려움이 있다. 따라서 지반함몰에 영향을 줄 수 있는 환경적 요인들을 정확하게 분석하여 지반함몰 ...
최근 도심지에서 지하공간의 활용이 늘어나면서 인위적인 환경변화에 따라 상부지반이 무너지는 지반함몰(도로함몰)이 빈번히 발생하고 있으며, 재산 및 인명에 막대한 피해를 초래함으로 사전 예측 및 발생원인 조사가 매우 중요하다. 사고발생 후 2차사고 우려가 높기 때문에 긴급복구가 우선시되고 있어 상세한 원인규명에 대한 조사는 제한적으로 이루어지고 있는 실정이다. 지반함몰을 사전에 예측하기 위해서 시추 또는 물리탐사가 필요하지만 광범위한 지역에서는 비용이나 시간, 인력문제 등에 있어서 어려움이 있다. 따라서 지반함몰에 영향을 줄 수 있는 환경적 요인들을 정확하게 분석하여 지반함몰 위험도를 정량화할 수 있는 간접적인 평가방법이 요구된다. 도심지를 중심으로 자주 발생하고 있는 지반함몰에 대한 국내외 자료조사 및 분석결과를 이용하여 주요 영향인자를 도출한 결과, 노후화된 하수관의 파손형태와 주변부 토사의 물리적 특성, 지하수위 변화 조건에 따른 실내실험 결과를 분석하면 지반함몰 위험도의 개략적인 추정이 가능할 것으로 판단되었다. 이에 본 연구에서는 실내모형실험을 통해 상대다짐도, 세립분 함유량, 지하수위, 공동의 크기, 강우강도가 공동 및 지반함몰에 미치는 영향을 분석하였으며, 이로부터 각각의 영향인자에 대한 안전, 주의, 위험의 경계치를 바탕으로 지반함몰 위험도를 제시하고자 하였다. 따라서 자료조사 결과를 토대로 일반화된 대표성을 알아보기 위해 주문진 표준사 및 광양항 점토를 이용하여 지반함몰 특성을 분석하고자 하였으며, 모형토조는 (L)70cm × (B)25cm × (H)50cm의 2차원 평면변형 조건(가로방향 균열부 제작)에서의 중형으로 제작하였다. 또한 (L)50cm × (B)25cm × (H)50cm의 3차원 조건(토조 중앙부의 1.5cm의 균열부 제작)에서 소형크기의 모형토조를 제작하였다. 표준사를 이용한 실험결과, 상대밀도가 낮을수록 다짐도 저하에 따른 토립자간 마찰 저항의 감소로 1차 공동 및 지반함몰이 빠르게 진행되었으며, 지하수위가 상승함에 따라 공동이 빠르게 발생되었다. 현장토를 이용한 결과, 양질의 토사의 경우 상대다짐도 80% 이상이면 지반함몰이 발생하지 않는 것으로 나타났다. 또한 지하수위를 20cm로 고정한 상태에서 세립분 함유량의 영향을 분석한 결과, 15% 이상일 경우 모래와 점토 입자간의 겉보기 점착력의 발현으로 지반함몰이 발생하지 않는 것으로 나타났다. 표준사와 점토를 혼합한 상태에서 강우강도를 변화시킨 실험결과, 80mm/hr 이상에서 지반함몰이 빠르게 발생되는 것으로 나타났다. 실내실험 결과를 종합하면, 다짐도 80% 이상, 세립분 함유량 15% 이상, 지하수위 10cm 이하, 강우강도 40mm/hr 이하일 경우 안전한 것으로 판단되었다. 또한, 세립분 함유량 10~15% 이내, 지하수위 10~30cm 이내, 강우강도 40~60mm/hr 이내일 경우 주의가 필요한 것으로, 다짐도 80% 이하, 세립분 함유량 10% 이하, 지하수위 30cm 이상, 강우강도 60mm/hr 이상일 경우 위험한 것으로 분석되었다. 본 연구에서 제시한 지반함몰에 영향을 줄 수 있는 환경적 요인들에 대한 지반함몰위험도 경계 값은 지반함몰 위험지수의 개념정립에 유효한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다. 더불어 각 영향인자별 상관성을 고려한 복합적인 위험도 평가기준이 제시된다면 대단히 유용한 지반함몰위험도 평가도 가능할 것으로 사료된다.
최근 도심지에서 지하공간의 활용이 늘어나면서 인위적인 환경변화에 따라 상부지반이 무너지는 지반함몰(도로함몰)이 빈번히 발생하고 있으며, 재산 및 인명에 막대한 피해를 초래함으로 사전 예측 및 발생원인 조사가 매우 중요하다. 사고발생 후 2차사고 우려가 높기 때문에 긴급복구가 우선시되고 있어 상세한 원인규명에 대한 조사는 제한적으로 이루어지고 있는 실정이다. 지반함몰을 사전에 예측하기 위해서 시추 또는 물리탐사가 필요하지만 광범위한 지역에서는 비용이나 시간, 인력문제 등에 있어서 어려움이 있다. 따라서 지반함몰에 영향을 줄 수 있는 환경적 요인들을 정확하게 분석하여 지반함몰 위험도를 정량화할 수 있는 간접적인 평가방법이 요구된다. 도심지를 중심으로 자주 발생하고 있는 지반함몰에 대한 국내외 자료조사 및 분석결과를 이용하여 주요 영향인자를 도출한 결과, 노후화된 하수관의 파손형태와 주변부 토사의 물리적 특성, 지하수위 변화 조건에 따른 실내실험 결과를 분석하면 지반함몰 위험도의 개략적인 추정이 가능할 것으로 판단되었다. 이에 본 연구에서는 실내모형실험을 통해 상대다짐도, 세립분 함유량, 지하수위, 공동의 크기, 강우강도가 공동 및 지반함몰에 미치는 영향을 분석하였으며, 이로부터 각각의 영향인자에 대한 안전, 주의, 위험의 경계치를 바탕으로 지반함몰 위험도를 제시하고자 하였다. 따라서 자료조사 결과를 토대로 일반화된 대표성을 알아보기 위해 주문진 표준사 및 광양항 점토를 이용하여 지반함몰 특성을 분석하고자 하였으며, 모형토조는 (L)70cm × (B)25cm × (H)50cm의 2차원 평면변형 조건(가로방향 균열부 제작)에서의 중형으로 제작하였다. 또한 (L)50cm × (B)25cm × (H)50cm의 3차원 조건(토조 중앙부의 1.5cm의 균열부 제작)에서 소형크기의 모형토조를 제작하였다. 표준사를 이용한 실험결과, 상대밀도가 낮을수록 다짐도 저하에 따른 토립자간 마찰 저항의 감소로 1차 공동 및 지반함몰이 빠르게 진행되었으며, 지하수위가 상승함에 따라 공동이 빠르게 발생되었다. 현장토를 이용한 결과, 양질의 토사의 경우 상대다짐도 80% 이상이면 지반함몰이 발생하지 않는 것으로 나타났다. 또한 지하수위를 20cm로 고정한 상태에서 세립분 함유량의 영향을 분석한 결과, 15% 이상일 경우 모래와 점토 입자간의 겉보기 점착력의 발현으로 지반함몰이 발생하지 않는 것으로 나타났다. 표준사와 점토를 혼합한 상태에서 강우강도를 변화시킨 실험결과, 80mm/hr 이상에서 지반함몰이 빠르게 발생되는 것으로 나타났다. 실내실험 결과를 종합하면, 다짐도 80% 이상, 세립분 함유량 15% 이상, 지하수위 10cm 이하, 강우강도 40mm/hr 이하일 경우 안전한 것으로 판단되었다. 또한, 세립분 함유량 10~15% 이내, 지하수위 10~30cm 이내, 강우강도 40~60mm/hr 이내일 경우 주의가 필요한 것으로, 다짐도 80% 이하, 세립분 함유량 10% 이하, 지하수위 30cm 이상, 강우강도 60mm/hr 이상일 경우 위험한 것으로 분석되었다. 본 연구에서 제시한 지반함몰에 영향을 줄 수 있는 환경적 요인들에 대한 지반함몰위험도 경계 값은 지반함몰 위험지수의 개념정립에 유효한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다. 더불어 각 영향인자별 상관성을 고려한 복합적인 위험도 평가기준이 제시된다면 대단히 유용한 지반함몰위험도 평가도 가능할 것으로 사료된다.
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