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문제 정의
- 이에 본 연구의 목적은 안동시 임하면에 위치한 임하댐 진입로 절개사면의 안정성 조사를 위해 실시되었으며, 이를 위해 지구물리탐사, 현장조사, 맵핑 및 사면 안정성 해석 등을 실시하여 대상 사면에 대해 전반적인 검토가 이루어졌다. 특히, 다수의 절리패턴을 가진 암반의 구조적 특성을 물리탐사 결과로부터 분석하여 지반의 구조적 문제점을 면밀히 분석하였다.
제안 방법
- 이루어졌다. 특히, 다수의 절리패턴을 가진 암반의 구조적 특성을 물리탐사 결과로부터 분석하여 지반의 구조적 문제점을 면밀히 분석하였다. 연구지역의 경우 5개 구간을 설정하여 총 5개 측선에 대해 전기비저항 쌍극자탐사를 실시하였으며 5개 구간에 대해 20개사면으로 나누어 사면 조사 및 S WEDGE 및 SLIDE 프로그램을 이용해 사면 안정성 해석을 함께 수행하였다.
- 특히, 다수의 절리패턴을 가진 암반의 구조적 특성을 물리탐사 결과로부터 분석하여 지반의 구조적 문제점을 면밀히 분석하였다. 연구지역의 경우 5개 구간을 설정하여 총 5개 측선에 대해 전기비저항 쌍극자탐사를 실시하였으며 5개 구간에 대해 20개사면으로 나누어 사면 조사 및 S WEDGE 및 SLIDE 프로그램을 이용해 사면 안정성 해석을 함께 수행하였다.
- 연구지역은 전체 사면을 대상으로 계곡이 발달한 지점을 경계로 5개 지역으로 나눈 후, 상세 조사지역을 총 20개 구간으로 다시 구분하였다(Table 1). Fig.
- 20개의 사면을 분석하여 사면붕괴 가능성이 가장 높은 Site 7과 Site 13 사면에 대해 현장조사를 수행하였다. Site 7의 사면은 사면 높이 10 m에 70º의 사면 경사를 가지고 있으며, 단층은 관찰되지 않았다.
- 본 조사지역에서의 전기비저항 쌍극자탐사는 총 5개 측선(5개 구간)에 대해 전극 간격을 10 m로 설정하여 수행하였다. 탐사장비는 미국 AGI사 제품인 MINI STING Earth Resistivity/IP meter 모델의 전기비저항 탐사기를 사용하였다.
- 탐사장비는 미국 AGI사 제품인 MINI STING Earth Resistivity/IP meter 모델의 전기비저항 탐사기를 사용하였다. 측선설치 현황은 Table 2 및 Fig. 2와 같이 임하대교에서 비상여수로 건설현장 굴착사면까지 진행하였으며 가탐심도는 50 m로 표고차에 따른 보정을 함께 실시하였다.
- SWEDGE 해석은 인장균열에 의해 발달한 두 개의 교차하는 불연속면을 분석하여 암반사면 내에서 쐐기 파괴 발생 가능성에 대한 사면 안전율을 분석한다. 또한, 쐐기의 방향^, 불연속면의 방향^, 암석의 단위 중량, 점착력, 마찰각 등이 상수를 입력 변수로 사용하여 사면 안정성 해석이 이루어진다.
- SWEDGE를 이용해 절리방향성에 대한 안정성을 파악한 다음, 동일지역 풍화사면에 대해 사면 안정해석 범용 프로그램인 SLIDE를 이용하여 사면 안정성 해석을 실시하였다(SLIDE 2D). SLIDE 프로그램은 전단강도(r)를 이용하여 사면의 안전율을 구하는 것으로 사면을 구성하는 암석의 단위중량, 사면의 높이와 넓이, 점착력 (c), 응력(σn), 사면의 각도0) 둥이 입력변수로 사용된다.
대상 데이터
- 연구지역은 행정구역상 안동시 임하면에 위치하고 있으며, 산계는 동쪽으로 해발 591 m의 아기산이 남쪽으로 해발 542.2 m의 기용산이 서쪽으로 해발 450 m의 둔지산이 최고봉으로 위치해 있다. 수계는 백일천과 이천천, 길안천이 합류하는 반변천이 발달하고 있으며 북쪽에는 안동댐이 동쪽에는 임하댐이 위치해 있다.
데이터처리
- 사면 안정해석 프로그램인 SWEDGE를 사용하여 본조사지역의 쐐기파괴에 대한 한계평형해석을 실시하였다. SWEDGE는 암반의 파괴형상 중 불연속면으로 인한 쐐기파괴 해석을 한계평형론으로 해석하여 암반의 불연속면에 의해 형성되는 쐐기의 기하학적 특성 및 안정성을 분석하기 위한 해석 프로그램이다(광해방지 사업단, 2007).
이론/모형
- 탐사장비는 미국 AGI사 제품인 MINI STING Earth Resistivity/IP meter 모델의 전기비저항 탐사기를 사용하였다. 측선설치 현황은 Table 2 및 Fig.
- 본 프로그램을 이용해 원호파괴에 대한 안정성 검토 결과, 검토 안전율이 기준 안전율보다 낮게 나타났다. 사면의 기준안전율은 한국도로공사 도로설계 실무편람(1996)을 이용하였다.
성능/효과
- 연구지역에 분포하는 주요 암석은 쥬라기 화강암이 대부분으로 중립질이며 사면 하부에는 신선한 암이 소수 노출되어 있지만, 조사 구간에 따라 다양한 양상을 보인다. 대상 사면에 노출된 암반의 절리 상태는 대부분 충전물질은 없거나 5 mm 미만의 단단한 충전물이 있는 것으로 확인되었으며, 풍화상태는 대체로 MW-HW 상태인 것으로 조사되었다.
- 8은 Site 7에 대한 SWEDGE 해석 결과를 도시한 것이다. Site 7에 대한 SWEDGE 해석 결과에서 035/55, 015/80 절리에 의해 Fig. 8과 같이 쐐기파괴 발생 가능성이 있을 것으로 해석되었으며, 다른 절리와의 연관성으로 인해 또 다른 쐐기파괴가 발생할 수 있는 것으로 판단된다.
- SLIDE 프로그램은 전단강도(r)를 이용하여 사면의 안전율을 구하는 것으로 사면을 구성하는 암석의 단위중량, 사면의 높이와 넓이, 점착력 (c), 응력(σn), 사면의 각도0) 둥이 입력변수로 사용된다. 본 프로그램을 이용해 원호파괴에 대한 안정성 검토 결과, 검토 안전율이 기준 안전율보다 낮게 나타났다. 사면의 기준안전율은 한국도로공사 도로설계 실무편람(1996)을 이용하였다.
- 10). 절리 수는 적지만 대체로 넓게 분포하고 있었으며, 원호파괴에 대한 안정성 검토 결과에서 우기 시 최소안전율이 기준 안전율을 만족하지 못하는 것으로 나타났다. 따라서, 사면 구배의 기준을 조정하거나 사면 보강 공법이 적용될 필요가 있을 것으로 판단되는 사면이다.
- 11). SLIDE 프로그램 하에서 원호파괴에 대한 안정성 검토 결과, 우기 시 최소안전율이 기준안전율을 만족하지 못하는 것으로 해석되었다.
- 본 연구지역 사면의 경우, 지구물리탐사 및 현장조사 결과에서와 같이 암반사면의 풍화와 절리로 인해 낙석이 진행 중에 있으며, 사면붕괴 위험성이 상시 존재하는 것으로 분석되었다. 이에 따라 사면해석을 실시한 결과에서 쐐기파괴 발생 가능성이 현저히 높은 것으로 확인되었다.
- 본 연구지역 사면의 경우, 지구물리탐사 및 현장조사 결과에서와 같이 암반사면의 풍화와 절리로 인해 낙석이 진행 중에 있으며, 사면붕괴 위험성이 상시 존재하는 것으로 분석되었다. 이에 따라 사면해석을 실시한 결과에서 쐐기파괴 발생 가능성이 현저히 높은 것으로 확인되었다.
- 1) 사면 안정성 평가에서 SWEDGE 해석 결과, Site 7과 Site 13에서 주절리의 영향으로 쐐기파괴 발생 가능성이 매우 높게 나타났다.
- 2) SLIDE 해석에서는 Site 7과 8의 경우, 풍화사면에서는 원호파괴로 인해 최소 안전율이 기준 안 전율에 만족하지 못하였다.
- 3) 전기비저항 탐사에서는 전 구간에서 파쇄대로 보이는 연약대가 모두 하부에 넓게 나타났으며, 상부에는 핵석에 의한 고비저항대가 국부적으로 존재한 것으로 분석되었다. 또한 연약대, 핵석, 함수대 구간을 명확히 파악할 수 있었다.
후속연구
- 이와 같은 연구결과를 토대로 볼 때, 사면 구배의 기준을 조정하거나 장비의 시공성과 급구배 적용 가능성, 경제적인 측면을 고려하여 본 연구지역의 최적 의사면 보강공법을 채택하여 적용해야 할 것이다.
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