토사면의 붕괴는 매년 해빙기와 여름철 집중호우기에 자주 발생한다. 본 연구는 지반의 거동에 대한 원인을 분석하고 향후 사면 붕괴의 거동을 예측하기 위하여 상시 계측시스템을 도입한 현장에서 수집된 자료를 해석한 것이다. 연구방법으로 현장조사와 계측결과를 종합적으로 검토하여 붕괴 규모 및 붕괴 메카니즘을 분석하였다. 또한, 현장에 설치된 상시 계측시스템 전송 자료 분석과 수반하여 안정성 해석을 수행하였다. 본 절토사면은 총 17개의 신축계 센서를 설치하여 계측을 실시하였으며, 그 결과, 총 3회의 지반 변위가 발생하였고 부분적으로 다수의 인장균열이 발생하였다. 사암과 세일로 구성된 본 절토사면에서 집중호우와 하부 지지력 상실에 기인하여 초기 거동이 시작되었다. 지반거동 특성의 정량적 분석을 위하여 총 5개의 측선을 구성하여 계측을 실시하였다. 계측결과를 종합하여 보면 대책공법이 기 시공된 구간에서는 매우 미미한 변이가 발생되었으나, 대책방안이 마련되지 않은 구간에서는 최대 400mm이상의 변위가 진행되고 있다. 변위 자료와 강우자료의 분석결과 지반의 거동과 강우와는 밀접한 관계가 있는 것으로 판단되었다. 지반의 포화도를 변화하면서 안정성 해석을 실시한 결과, 지반 포화도가 55%이상 일때부터 안전율이 1.0이하로 나타나는 것을 알 수 있다. 현재의 지반거동 추이는 오차 범위내에 속하는 안정한 단계로 판단되어지나, 향후 동절기의 외부온도 변화와 동반하여 지반의 변동이 우려되므로 인하여 지속적인 관찰과 자료 분석이 수행되어야 할 것으로 판단된다.
토사면의 붕괴는 매년 해빙기와 여름철 집중호우기에 자주 발생한다. 본 연구는 지반의 거동에 대한 원인을 분석하고 향후 사면 붕괴의 거동을 예측하기 위하여 상시 계측시스템을 도입한 현장에서 수집된 자료를 해석한 것이다. 연구방법으로 현장조사와 계측결과를 종합적으로 검토하여 붕괴 규모 및 붕괴 메카니즘을 분석하였다. 또한, 현장에 설치된 상시 계측시스템 전송 자료 분석과 수반하여 안정성 해석을 수행하였다. 본 절토사면은 총 17개의 신축계 센서를 설치하여 계측을 실시하였으며, 그 결과, 총 3회의 지반 변위가 발생하였고 부분적으로 다수의 인장균열이 발생하였다. 사암과 세일로 구성된 본 절토사면에서 집중호우와 하부 지지력 상실에 기인하여 초기 거동이 시작되었다. 지반거동 특성의 정량적 분석을 위하여 총 5개의 측선을 구성하여 계측을 실시하였다. 계측결과를 종합하여 보면 대책공법이 기 시공된 구간에서는 매우 미미한 변이가 발생되었으나, 대책방안이 마련되지 않은 구간에서는 최대 400mm이상의 변위가 진행되고 있다. 변위 자료와 강우자료의 분석결과 지반의 거동과 강우와는 밀접한 관계가 있는 것으로 판단되었다. 지반의 포화도를 변화하면서 안정성 해석을 실시한 결과, 지반 포화도가 55%이상 일때부터 안전율이 1.0이하로 나타나는 것을 알 수 있다. 현재의 지반거동 추이는 오차 범위내에 속하는 안정한 단계로 판단되어지나, 향후 동절기의 외부온도 변화와 동반하여 지반의 변동이 우려되므로 인하여 지속적인 관찰과 자료 분석이 수행되어야 할 것으로 판단된다.
The failure of cut slopes frequently occurs particularly during the thawing season and the rain season in summer. This study interpreted data collected from site to which a real-monitoring system was applied in order to analyze the causes of ground behaviors and to forecast future slope failure. As ...
The failure of cut slopes frequently occurs particularly during the thawing season and the rain season in summer. This study interpreted data collected from site to which a real-monitoring system was applied in order to analyze the causes of ground behaviors and to forecast future slope failure. As for research methods, this study analyzed the size and mechanism of failure by integrating the results of field surveys and measurements. Furthermore, it analyzed data transmitted by the monitoring system installed in the a result, three times of ground displacement occurred as well as a number of partial tension cracks. The cut slope composed of sandstone and siltstone started its initial behavior as a result of torrential downpour and the loss of support of the substructure. For quantitative analysis of the characteristics of ground behavior, this study measured 5 lateral lines. According to the result of the measurement, displacement happened little in the section to which countermeasure had been applied, but displacement of maximum 400mm happened in the section to which countermeasure had not bee applied. The analysis of data on displacement and rainfall suggested a close relationship between ground behavior and rainfall. According to the result of stability interpretation along with the change of ground saturation, stability rate appeared to be less than 1.0 when ground saturation is over 55%. Although the current trend of ground behavior is at a stable stage falling within the range of tolerance, it is considered necessary to continue monitoring and data analysis because ground displacement is highly possible with the change of temperature during the winter.
The failure of cut slopes frequently occurs particularly during the thawing season and the rain season in summer. This study interpreted data collected from site to which a real-monitoring system was applied in order to analyze the causes of ground behaviors and to forecast future slope failure. As for research methods, this study analyzed the size and mechanism of failure by integrating the results of field surveys and measurements. Furthermore, it analyzed data transmitted by the monitoring system installed in the a result, three times of ground displacement occurred as well as a number of partial tension cracks. The cut slope composed of sandstone and siltstone started its initial behavior as a result of torrential downpour and the loss of support of the substructure. For quantitative analysis of the characteristics of ground behavior, this study measured 5 lateral lines. According to the result of the measurement, displacement happened little in the section to which countermeasure had been applied, but displacement of maximum 400mm happened in the section to which countermeasure had not bee applied. The analysis of data on displacement and rainfall suggested a close relationship between ground behavior and rainfall. According to the result of stability interpretation along with the change of ground saturation, stability rate appeared to be less than 1.0 when ground saturation is over 55%. Although the current trend of ground behavior is at a stable stage falling within the range of tolerance, it is considered necessary to continue monitoring and data analysis because ground displacement is highly possible with the change of temperature during the winter.
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문제 정의
본 연구는 건설교통부에서 지원하는 2003년 건설기반 기술혁신사업의 일환 (과제번호 C103A1000013 -03A0200-01310) 에 의하여 실시된 연구의 일부임을 밝히며, 동기관에 감사의 뜻을 표하는 바이다.
있는 상황이다. 본 연구는 상시계측시스템 기술을 개발하고 현재 시범지구로 지정 운용 중에 있는 울진군 지품면 황장지구를 선정하여 수집된 자료와 결과를 분석한 것이다.
기존의 방식은 현장에서 측정자가 자료를 수집하여야 하며 자료 전송에 많은 문제점을 안고 있었다. 본 연구에서는 기본적으로 신축계에서 발생한 계측결과치에 대하여 무선전화기를 이용하여 쌍방향 통신을 통하여 계측이 가능하도록 하였다. 또한, 무선 원격이 가능한 시스템으로 구성되어 있으며 현장에 설치된 계측기로부터 원격지 센터에서 자동으로 측정하여 데이터를 무선전송 받을 수 있도록 하였다.
현장이다. 본 연구의 목적은 지반 거동과 계측기기를 설치 지반 거동을 분석하고 특성을 규명하는 것이다. 본 논문에 사용한 계측자료는 2003년 2월부터 2003년 12월 까지 수집된 10개월 간의 자료를 비교 분석한 것이다.
제안 방법
개발된 시스템은 계측센서에서 측정된 자료가 네트워크나 전송시스템을 통하여 관리자에게 자동으로 전송되도록 설계되었다. 기존의 방식은 현장에서 측정자가 자료를 수집하여야 하며 자료 전송에 많은 문제점을 안고 있었다.
본 연구에서는 기본적으로 신축계에서 발생한 계측결과치에 대하여 무선전화기를 이용하여 쌍방향 통신을 통하여 계측이 가능하도록 하였다. 또한, 무선 원격이 가능한 시스템으로 구성되어 있으며 현장에 설치된 계측기로부터 원격지 센터에서 자동으로 측정하여 데이터를 무선전송 받을 수 있도록 하였다. 메인센터에서 일정시간 간격으로 제어기에 측정 명령을 내리면 이 명령은 무선 데이터로 바뀌어 현장의 제어기로 전달되며 제어기는 전달받은 명령에 따라 Multiplexing 기능을 사용하여 원하는 센서 의 값을 실시간으로 측정하고, 이 측정값을 무선 데이터로 센터에 전송 저 장하게 하게 되어 있다.
본 현장의 경우, 절토사면 내 인장균열의 거동 뿐만 아니라 계단식 옹벽의 거동도 추가로 측정하기 위하여 대표적으로 총 5개의 단면을 선정하였다. 각 단면마다 3개에서 4개의 계측센서를 설치하고 총 17개 신축계 센서를 부착하였다.
상기에서 전술한 시스템과 센서를 이용하여 수집된 자료를 분석하였다. Fig.
붕괴 추정면을 연약대로 추정하고 지반강도 물성치를 설정하였으며 암반의 물성치는 현장조사 자료를 인용하였다(한국건설기술연구원, 2002). 해석조건으로는 건기시와 우기시로 구분하였으며 우기시는 지반의 포화상태를 변화하면서 해석하였다. Fig.
대상 데이터
본 연구의 목적은 지반 거동과 계측기기를 설치 지반 거동을 분석하고 특성을 규명하는 것이다. 본 논문에 사용한 계측자료는 2003년 2월부터 2003년 12월 까지 수집된 10개월 간의 자료를 비교 분석한 것이다.
본 연구에서 계측기기의 적용성 및 지반거동 특성 분석에 활용된 현장은 지난2001년 7월 지반의 변동이 관측된 현장이다. 본 연구의 목적은 지반 거동과 계측기기를 설치 지반 거동을 분석하고 특성을 규명하는 것이다.
본 절토사면은 국도 34호선상에 위치하며 행정구역 상으로 경상북도 영덕군 지품면 황장재 정상부에 위치하고 있다. 본 절토사면을 구성하는 암석은 백악기 경상계 퇴적암인 적색 사암층의 일부인 적색사암과 세일이다.
있다. 본 절토사면을 구성하는 암석은 백악기 경상계 퇴적암인 적색 사암층의 일부인 적색사암과 세일이다. 암색은 적색에서 황갈색을 나타내고 있다.
본 현장에는 지반 변형의 거동을 살펴보기 위하여 신죽계(tension wire sensor, T/W sensor)를 이용하였다. 신축계에 의한 방법은 붕괴 예상구간2점간의 거리변동을 계측하여 지표면의 변위에서 붕괴의 변동상태를 파악하는 것이다.
본 연구에서는 한계평형상태에서 지반파괴면을 고려하여 TALREN 97을 이용하였다. 붕괴 추정면을 연약대로 추정하고 지반강도 물성치를 설정하였으며 암반의 물성치는 현장조사 자료를 인용하였다(한국건설기술연구원, 2002). 해석조건으로는 건기시와 우기시로 구분하였으며 우기시는 지반의 포화상태를 변화하면서 해석하였다.
절토사면의 연장은 153m이며, 높이는 28m이다. 세부적인 현황은 Table 1과 같다.
이론/모형
이용하여 안정성 해석을 실시하였다. 본 연구에서는 한계평형상태에서 지반파괴면을 고려하여 TALREN 97을 이용하였다. 붕괴 추정면을 연약대로 추정하고 지반강도 물성치를 설정하였으며 암반의 물성치는 현장조사 자료를 인용하였다(한국건설기술연구원, 2002).
사면 붕괴의 규모를 파악하기 위하여 IAEG(International Association of Engineering Geology,1990)에서 제안한 모식도(Fig. 5)를 이용하여 규모를 분석하였다. 붕괴 규모에 대하여는 붕괴 양상을 타원체로 가정하고 다음 식 (1)에 의하여 붕괴 토체량(Vlandslide)을 계산하였다 지중 변형계측결과와 현장 조사결과 붕괴 심도가 6.
절토사면의 안정성을 해석하기 위하여 한계평형해석법을 이용하여 안정성 해석을 실시하였다. 본 연구에서는 한계평형상태에서 지반파괴면을 고려하여 TALREN 97을 이용하였다.
성능/효과
1. 본 절토사면 붕괴는 현장 조사자료와 계측결과자료를 분석한 결과, 3, 077m3의 토체가 이동을 하였으며, 총 3단계의 지반 거동이 인지되었으며 전진형 붕괴 형태를 나타낸다.
2. 지반의 거동은 강우와 매우 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났으며 현재에는 안정화 단계에 있는 것으로 판단된다. 현장에 적용된 대책공법은 1단면에서 3단면까지는 계단식옹벽과 인장균열부에 대한 그라우팅공을 시공하여 절토사면을 안정화 하고 있으나 4 단면과 5단면에는 L형 측구와 낙석방지울타리만 시공되어 있어 항구 대책공법의 조속한 보강이 필요할 것으로 본다.
3. 지반의 거동을 파악하기 위하여 총 17개의 신축계를 설치하여 분석한 결과 단면별로 보면 대책공법이 시공된 1, 2, 3단면의 경우는 최대 변이 발생이 T-8 지점이 52mm 이다.
4. 반면 대책공법이 마련되지 않은 4, 5단면의 경우는 최대 변이 발생이 T-15지점이 400mm에 달하고 있다.
5. 붕괴 상태를 고려하여 안정성 해석을 실시한 결과, 건기시와 우기시로 구분하여 안전율을 산출하였다. 우기시 의 경우, 지반의 포화도가 55%일 때 안전율이 1.
16과 같다. 결과 붉은색 점선의 방향으로 지반이 거동하는 것으로 분석되었다. 향후 동절기를 맞아 동결 융해 작용의 영향으로 다소간의 거동이 예상되고 있으나 현재 계측결과에서는 지반의 거동이 없는 것으로 판단된다.
12의 T-8번 센서는 변이량이 52mm로 다소 적은 양으로 나타났으며 점차 수렴되는 양상을 보이고 있다. 수집된 자료를 검토한 결과 절토사면의 하단부 계단식 옹벽이 설치된 구간은 지반의 거동을 인지하기 어려울 정도이나 하부의 대책방안이 미설치된 구간은 절토사면이 점차 이동(sliding)하고 있는 양상으로 나타났다. 또한, 강우량과 이동량과도 매우 관계가 밀접하여 강우가 집중될 때 변위 발생이 두드러지게 나타나고 있는 것이 지시되고 있다.
후속연구
결과 붉은색 점선의 방향으로 지반이 거동하는 것으로 분석되었다. 향후 동절기를 맞아 동결 융해 작용의 영향으로 다소간의 거동이 예상되고 있으나 현재 계측결과에서는 지반의 거동이 없는 것으로 판단된다.
향후 연구 방향은 현재의 계측결과와 동절기 외부온도의 변화에 기인한 변이 발생 등의 변화에 대한 연구를 지속적으로 수행하여야 할 것으로 판단된다.
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