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문제 정의
- 이 방파제 구간에 대한 사석의 침하거동 상태와 안정성을 확인하기 위해 탄성파 토모 그래피 탐사를 실시하였다. 기시공된 동방파제 구간은 두 개의 단면(No. 38+0, No. 40+0)으로 나누어 탐사를 하였으며, 각각의 단면에서 시추공사이의 지층을 탄성파 속도 분포를 가지고 지반의 구성 상태를 영상화시켜 사석의 침하상태 및 지반의 성층 상태를 분석하는데 그 목적이 있다.
제안 방법
- Figure 1과 Figure 2는 조사구간 내 탐사 위치를 나타내었다. 또한 '각 단면에서 수진공과 발진공을 결정하여 Table 1 에 나타내었고, 각 단면에서 3회의 공대공 탄성 파토모그래피 탐사를 실시하였다.
- 40+0단면에 대하여 사석 침하의 확인과 안정성 검토, 그리고 조사지역에 분포하는 지반의 성층 상태를 파악, 분석하기 위해 공대 공 탄성 파 토모 그래피 탐사를 수행하였다. 발진원과 수진원은 각각 1m 간격으로 하여 측정하였으며, 각 단면에서 4개의 시추공을 이용하여 3구간의 자료를 얻은 후, 자료를 모두 통합하여 역산을 수행하였다. 결과 단면을 보면, 사석으로 쌓은 매립층의 속도는 1800~2100m/sec 정도의 분포를 나타내었고, 퇴적층 밑으로의 탄성파속 도는 2100m/sec 이상의 값을 나타내었다.
- 현장조사지역은 전라남도 완도군 약산면 득암리 일대로 현재 항구건설이 시행 중에 있으며, 항구 내 동방파제 축조를 위해 연약지반에 사석으로 성토를 하였던 지역이다. 이 방파제 구간에 대한 사석의 침하거동 상태와 안정성을 확인하기 위해 탄성파 토모 그래피 탐사를 실시하였다. 기시공된 동방파제 구간은 두 개의 단면(No.
- 공대공 탄성파 토모 그래피 탐사는 두 개의 시추 공중 하나의 시추공에 탄성파 발생장치, 다른 하나에 수신장치를 설치하여 현장조사를 하게 된다. 이러한 현장자료를 이용하여 두시추공간에 대한 탄성파 속도 특성으로부터 지반상태를 해석한다.
- 전라남도 완도군 약산면 득암리에 위치한 O O항 건설공사 중기시공된 동방파제 구간의 No. 38+0단면과 No. 40+0단면에 대하여 사석 침하의 확인과 안정성 검토, 그리고 조사지역에 분포하는 지반의 성층 상태를 파악, 분석하기 위해 공대 공 탄성 파 토모 그래피 탐사를 수행하였다. 발진원과 수진원은 각각 1m 간격으로 하여 측정하였으며, 각 단면에서 4개의 시추공을 이용하여 3구간의 자료를 얻은 후, 자료를 모두 통합하여 역산을 수행하였다.
- 조사 구간 내에 사석의 침하량을 확인하기 위해 No.38+0단면과 No.40+0단면에 먼저 연직과 경사 방향으로 각각 4개소에 사석 굴착 장비인 KR803D 시추기를 이용하여 시추를 하였고 (금광 기업, 2001), 시추한 다음 공벽의 붕괴를 방지하고 공경을 유지하기 위해 65mm아크릴 관을 설치하여 탐사 준비를 하였다. Figure 1과 Figure 2는 조사구간 내 탐사 위치를 나타내었다.
- 38+0의 단면은 공대 공 탄성 파 토모:z래피 세 단면(①+②+③)을 합쳐서 영상화시킨 단면이다. 즉, 4개의 시추공을 이용하여 3단면에 대한 자료를 얻은 후, 자료를 모두 통합하여 동시에 역산을 수행하였다. 탐사자료 해석 결과와 시추 결과를 비교해 볼 때 사석으로 쌓은 매립층의 탄성파 속도는 1800~2100m/sec 정도의 속도대를 이루고 있으며, 사석층 하부 퇴적층 이하는 2100m/sec 이상의 속도값을 보이고 있다.
- 하이드로폰에 수신된 신호는 인터페이스 변환기를 거쳐 "Terroloc MARC-6" 기록기에 저장된다. 측정 간격은 탐사 대상 또는 목적에 따라 달라지며 본 탐사에서는 탄성파 발생점(진원점)은 1m, 수진점 역시 1m 간격으로 수행하였다. Figure 4는 현장에서 얻은 탄성파 토모 그래피 자료로써, No.
대상 데이터
- Figure 3은 탄성파토모:z래피에서 시추공을 이용한 측정 과정을 모식적으로 보여주고 있다. 본 탐사에 사용된 장비로서 탄성파 발생원은 “P-wave sparker" 장비로 독일의 Geotomographie Inc사에서 제작한 장비를 사용하였다. 이 장비는 230 Vac / 60HZ 또는 115 Vac / 60HZ의 전원을 공급받아 임펄스 발생기 (impulse generator)에서 5000V의 고전압를 발생시켜 스파커 탐침(Probe)을 통해 1초-10초 사이 에(임의 조정 가능, 일반적으로 5-7 초) 계속해서 탄성파를 발생 시킨다.
- 현장조사지역은 전라남도 완도군 약산면 득암리 일대로 현재 항구건설이 시행 중에 있으며, 항구 내 동방파제 축조를 위해 연약지반에 사석으로 성토를 하였던 지역이다. 이 방파제 구간에 대한 사석의 침하거동 상태와 안정성을 확인하기 위해 탄성파 토모 그래피 탐사를 실시하였다.
이론/모형
- 자료처리 및 해석에는 “Tomtime & GeoTomCG" 프로그램(GsTom, USA)을 사용하였다.
성능/효과
- 40+0의 단면 또한 공대 공 탄성 파토모그래피 세 단면(④+⑤+⑥)을 합쳐서 영상화시킨 단면으로, 각각에서 얻은 자료를 통합하여 동시에 역산을 수행하였다. 결과 단면에서, 사석으로 쌓은 매립층의 탄성파 속도는 1800- 2100m/sec 정도의 속도대를 이루고 있으며, 사석층 하부 퇴적층 이하는 2100m/sec 이상의 속도값을 보이고 있다. 그리고 No.
- 발진원과 수진원은 각각 1m 간격으로 하여 측정하였으며, 각 단면에서 4개의 시추공을 이용하여 3구간의 자료를 얻은 후, 자료를 모두 통합하여 역산을 수행하였다. 결과 단면을 보면, 사석으로 쌓은 매립층의 속도는 1800~2100m/sec 정도의 분포를 나타내었고, 퇴적층 밑으로의 탄성파속 도는 2100m/sec 이상의 값을 나타내었다. 따라서 2100m/sec의 값을 기준으로 하여 침하추정선을 나타내었고, 침하예상선과 비교하였을 때, No.
- 결과 단면을 보면, 사석으로 쌓은 매립층의 속도는 1800~2100m/sec 정도의 분포를 나타내었고, 퇴적층 밑으로의 탄성파속 도는 2100m/sec 이상의 값을 나타내었다. 따라서 2100m/sec의 값을 기준으로 하여 침하추정선을 나타내었고, 침하예상선과 비교하였을 때, No. 38+0단면은 우측의 내항이 더 많이 침하가 되었고, 전체적으로 침하 예상선과 비슷한 결과를 나타내었다. No.
- 40+0 외항경사공에서 원하는 심도까지 시추가 이루어지지 않아 하부의 지반을 탐사하지 못했다. 이상의 결과에서, 현재 침하가 이뤄지고 지반으로 예상되는 구간은 탄성파 속도 2100m/sec를 기준으로 하여 매립층과 원지반을 구분하였다. 본 단면에서도 일부분이 매립층의 하중에 의해 솟아오른 형태를 보여주고 있다.
- 40+0 단면의 경우, 전체적으로 침하 예상선과 비슷한 결과를 나타내고 있지만, 단면 가운데 부분이 볼록한 형태를 보이고 있는데, 이는 매립층의 하중에 의해 밀도가 낮은 원지반이 솟아오른 현상으로 파악된다. 전체적인 분석 결과, 설계시설정한 침하 예상선과 다소 차이를 보이고 있으며, 현재 원지반으로 예상되는 구간은 두 단면 모두 탄성파 속도 2100 m/sec 이상의 값을 갖는 것으로 판단된다. 이상으로 탄성파 토모 그래피 탐사에 의한 속도분포를 영상화시킨 토모그램은 지반의 구성 상태를 정량적으로 평가할 수 있으며 연약층에서의 사석 투입에 의한 제방 축조 시 투입사석량을 정량화할 수 있는 매우 유용한 기법이다.
- 즉, 4개의 시추공을 이용하여 3단면에 대한 자료를 얻은 후, 자료를 모두 통합하여 동시에 역산을 수행하였다. 탐사자료 해석 결과와 시추 결과를 비교해 볼 때 사석으로 쌓은 매립층의 탄성파 속도는 1800~2100m/sec 정도의 속도대를 이루고 있으며, 사석층 하부 퇴적층 이하는 2100m/sec 이상의 속도값을 보이고 있다. 시추 조사 결과와 비교분석한 결과, 매립층과 퇴적층의 구분은 2100m/sec를 기준으로 잘 일치하고 있다.
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