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문제 정의
- 본 연구에서는 강원도 삼척시 도계 석탄폐석 적치장 주변지반에서 발생되는 지반변형을 조사하고, 대상지역에 대한 지질 및 지반조사를 실시하였다. 그리고 고지형도 및 현지형도를 활용하여 대상지역에 대한 지형고도 및 지형단면 변화를 검토하였다.
- 본 연구에서는 강원도 삼척시 도계읍에 위치한 도계 석탄폐석 적치장 주변지반에서 발생된 지반변형을 조사하고 이에 대한 원인을 분석하고자 한다. 먼저 석탄폐석 적치장 및 주변지반에 대한 지질 및 지반조사를 실시하고 균열조사를 수행하였다.
- 그리고 고지형도와 현지형도를 활용하여 대상지역에 대한 지형고도 및 지형단면 변화를 검토하였다. 이들 결과를 토대로 석탄폐석 적치장 주변지반의 변형양상 및 원인을 분석 및 규명하고자 한다.
제안 방법
- 대상지역에 형성된 석탄폐석 적치장과 석탄폐석 적치장 하부의 자연사면 및 절취사면을 대상으로 4개의 소구역으로 나누고, 각 구역별로 발달하는 주요 균열을 시기별로 관찰하였다. 각 시기별 조사결과를 비교하여 균열의 발달상태 및 진행상황을 분석할 수 있으며, 이를 토대로 대상지역의 석탄폐석 적치장, 자연사면 및 절취사면의 전체적인 이동방향을 도출하였다.
- 균열분포의 조사는 현장 지표조사를 통해 실시되었으며, 조사항목은 균열의 위치, 주향, 경사, 길이, 낙차 등이다. 특히, 균열의 규모, 균열의 방향(주향 및 경사), 낙차방향 등을 통하여 사면의 전체적 이동방향을 제시할 수 있을 것으로 판단된다.
- 본 연구에서는 강원도 삼척시 도계 석탄폐석 적치장 주변지반에서 발생되는 지반변형을 조사하고, 대상지역에 대한 지질 및 지반조사를 실시하였다. 그리고 고지형도 및 현지형도를 활용하여 대상지역에 대한 지형고도 및 지형단면 변화를 검토하였다. 이러한 결과를 토대로 도계 석탄폐석 적치장 주변지반에서 발생되고 있는 지형변화의 원인을 분석한 결과 다음과 같다.
- 먼저 석탄폐석 적치장 및 주변지반에 대한 지질 및 지반조사를 실시하고 균열조사를 수행하였다. 그리고 고지형도와 현지형도를 활용하여 대상지역에 대한 지형고도 및 지형단면 변화를 검토하였다. 이들 결과를 토대로 석탄폐석 적치장 주변지반의 변형양상 및 원인을 분석 및 규명하고자 한다.
- 13은 대상지역에서 발달하는 균열을 측정하기 위하여 4개의 소구역으로 구분한 것이다. 그림에서 보는 바와 같이 석탄폐석 적치장 상단부 구간(A구역), 석탄폐석 적치장 중앙부 북측구간(B구역), 석탄폐석 적치장 하부 자연사면구간(C구역), 그리고 절취사면 및 절취사면주변 구간(D구역)으로 구분하였다.
- 특히 1987년 발간된 종이형태의 지형도는 CAD를 이용한 수작업을 통하여 수치지형도로 변환하였다. 대상 지역의 지형고도 변화를 정량적으로 살펴보기 위하여 1987년에 발간된 지형도와 2007년에 발간된 수치지형도를 중첩시켜 변화량을 계산하였다. Fig.
- 대상지역에 형성된 석탄폐석 적치장과 석탄폐석 적치장 하부의 자연사면 및 절취사면을 대상으로 4개의 소구역으로 나누고, 각 구역별로 발달하는 주요 균열을 시기별로 관찰하였다. 각 시기별 조사결과를 비교하여 균열의 발달상태 및 진행상황을 분석할 수 있으며, 이를 토대로 대상지역의 석탄폐석 적치장, 자연사면 및 절취사면의 전체적인 이동방향을 도출하였다.
- 대상지역에 형성된 석탄폐석 적치장과 석탄폐석 적치장 하부의 자연사면 및 절취사면을 대상으로 지표에서 관찰되는 균열의 분포와 발달 상태를 조사하였다. 조사방법은 대상지역을 4개의 소구역으로 나누고, 각 구역별로 발달하는 주요 균열을 시기별로 관찰하였다.
- 대상지역의 3개 단면을 선정하고 각각의 단면에서의 지형단면의 변화양상을 파악하였다. 이를 위하여 1987년, 1999년 및 2007년에 발간된 지형도를 서로 중첩하여 동일한 구간에 대한 지형변화를 조사하였다.
- 대상지역에 대한 지형도는 1987년과 1999년에 발간된 종이형태의 지형도와 1999년 및 2007년에 발간된 1:5,000 축척의 수지지형도가 있다. 대상지역이 석탄폐석 적치장으로 사용되기 이전의 지형은 1987년에 발간된 지형도를 활용하였으며, 석탄폐석 적치장으로 사용된 이후의 지형변화는 1999년 및 2007년에 발간된 수치지형도를 활용하였다.
- 본 연구에서는 강원도 삼척시 도계읍에 위치한 도계 석탄폐석 적치장 주변지반에서 발생된 지반변형을 조사하고 이에 대한 원인을 분석하고자 한다. 먼저 석탄폐석 적치장 및 주변지반에 대한 지질 및 지반조사를 실시하고 균열조사를 수행하였다. 그리고 고지형도와 현지형도를 활용하여 대상지역에 대한 지형고도 및 지형단면 변화를 검토하였다.
- 그림에서 보는 바와 같이 총 7공의 시추조사를 실시하였다. 시추조사를 통하여 대상지역의 지층분포현황을 파악하였다. Fig.
- 대상지역의 3개 단면을 선정하고 각각의 단면에서의 지형단면의 변화양상을 파악하였다. 이를 위하여 1987년, 1999년 및 2007년에 발간된 지형도를 서로 중첩하여 동일한 구간에 대한 지형변화를 조사하였다. 지형단면도를 작성하기 위하여 앞서 이용한 지형도를 2 m × 2 m 크기의 격자로 나누어 고도값을 추출하였다.
- 대상지역에 형성된 석탄폐석 적치장과 석탄폐석 적치장 하부의 자연사면 및 절취사면을 대상으로 지표에서 관찰되는 균열의 분포와 발달 상태를 조사하였다. 조사방법은 대상지역을 4개의 소구역으로 나누고, 각 구역별로 발달하는 주요 균열을 시기별로 관찰하였다. Fig.
- 지형단면도를 작성하기 위하여 앞서 이용한 지형도를 2 m × 2 m 크기의 격자로 나누어 고도값을 추출하였다.
- 지형변화를 정량적으로 파악하기 위하여 ArcGIS 프로그램을 이용하였으며, DEM의 격자크기는 2 m × 2 m로 하였다.
대상 데이터
- 10은 대상지역의 지층을 파악하기 위하여 수행된 시추조사 위치를 나타낸 것이다. 그림에서 보는 바와 같이 총 7공의 시추조사를 실시하였다. 시추조사를 통하여 대상지역의 지층분포현황을 파악하였다.
- 대상지역은 강원도 삼척시 도계읍 흥전리 일대이며, 지리좌표로는 북위 37º13´, 동경 129º02´ 부근에 해당한다.
- 지형분석을 위한 3개 단면은 석탄폐석 적치장 상부에서 자연사면의 하부까지의 종단면인 A-A´단면에, 석탄폐석 적치장 하부 자연사면의 횡단면인 B-B´단면에, 그리고 석탄폐석 적치장의 횡단면인 C-C´단면이다.
이론/모형
- 그리고 절취사면의 하부에는 주택, 아파트, 도로, 철로 등이 위치한다. 먼저 주택과 인접한 자연사면에서 소규모 붕괴가 발생되었으며, 이에 대한 사면안정대책공법으로 사면경사완화공법을 적용하였다.
- 지형단면도를 작성하기 위하여 앞서 이용한 지형도를 2 m × 2 m 크기의 격자로 나누어 고도값을 추출하였다. 지형 단면도를 추출하기 위하여 Global Mapper 프로그램을 활용하였다.
성능/효과
- 1. 대상지역의 지층은 상부로부터 매립층 혹은 붕적층, 풍화토층, 풍화암층 및 연암의 순서로 구성되어 있으며, 매립층 혹은 붕적층, 풍화토층을 포함한 토층의 두께는 9~28.5 m로 매우 두껍게 존재하고 있음을 알 수 있다.
- 2. 대상지역의 석탄폐석 적치장과 주변지역을 소구역별로 구분하고 발생된 주요 균열을 조사한 결과 균열발 생으로 인한 지반변형의 방향은 240~250°의 남서방향으로 예상할 수 있다.
- 3. 지형도를 이용한 분석결과 석탄폐석 적치장의 지형 고도가 약 20-49 m로 가장 크게 상승하였으며, 적치장 하부지역의 지형변화는 지속적인 석탄폐석 적치로 인한 것으로 판단할 수 있다.
- 4. 대상지역의 지형변화에 대한 원인은 분석한 결과 대상지역에 존재하는 두꺼운 토층이 내적요인이며, 석탄 폐석의 지속적인 적치로 인한 하중증가 및 하단부에서의 사면절취가 외적요인임을 알 수 있다.
- 나무의 기울어진 방향과 인장균열을 통하여 남서방향의 사면변형이 발생되는 것으로 해석할 수 있다. D구역은 절취사면 및 절취사면 주변구간으로서 석탄폐석 적치장 하중으로 인하여 발생된 인장균열은 동북동-서남서방향의 주향을 가지며, 절취사면 조성으로 인하여 형성된 인장균열은 북서-남동방향 주향을 갖는 것으로 나타났다. 이러한 두 방향의 인장균열 발생과 지반변형양상을 토대로 남서방향의 사면변형이 발생되는 것으로 해석할 수 있다.
- 그림에서 보는 바와 같이 지형고도의 변화가 가장 크게 나타난 부분은 석탄폐석 적치장 위치로서 약 20-49 m 정도 고도가 상승한 것으로 분석되었다. 그리고 석탄폐석 적치장 남측의 계곡지역과 북측의 일부 지역도 고도가 약간 상승한 것으로 나타났다. 이와 같은 지형고도의 변화는 짧은 기간에 발생된 것이 아니라 지속 적인 석탄폐석 적치로 인하여 발생된 것으로 판단된다.
- BH-7~BH-5구간은 상부로부터 매립층, 풍화토층, 풍화암층 및 연암층으로 구성되어 있는 것으로 나타났다. 매립토층은 1~4 m범위로 절취사면으로 갈수록 두꺼워지며, 풍화토층은 5~25.4 m범위로 절취사면으로 갈수록 얇아지는 것으로 나타났다. 즉 매립토 및 풍화토 층을 포함한 토층의 두께는 석탄폐석 적치장 하부구간에서 매우 두껍게 존재하며 절취사면으로 갈수록 얇아지는 것으로 나타났다.
- 사면경사를 더 완화시켜 절취사면을 조성하였음에도 불구하고 절취사면 내에서는 인장균열이 지속적으로 발생되고 이로 인하여 지반의 변형이 지속적으로 증가하는 양상을 보였다. 절취사면의 변형 양상을 살펴보면 사면 하부와 절취사면 우측의 계곡방향으로 계단상으로 발달하고 있는 것으로 나타났다.
- 그림에서 보는 바와 같이 석탄폐석 적치장의 규모가 시간이 지남에 따라 증가하고 있음을 알 수 있다. 석탄폐석 적치장 횡단면의 지형변화를 토대로 석탄폐석 적치장은 20 m-270 m구간에 위치하고 있는 것으로 나타났다.
- 이러한 인장균열의 주향은 동북동-서남서방향과 북서-남동방향의 두 방향으로 나타나고 있다. 약 4개월이 경과한 후 인장균열은 역 50 m이상으로 발달하고, 폭도 20-30 cm로 확장되었다. 그리고 다른 위치에서도 추가적인 인장균열이 발생되기 시작하였으며, 사면의 형상이 변형되기도 하였다.
- 사면경사를 더 완화시켜 절취사면을 조성하였음에도 불구하고 절취사면 내에서는 인장균열이 지속적으로 발생되고 이로 인하여 지반의 변형이 지속적으로 증가하는 양상을 보였다. 절취사면의 변형 양상을 살펴보면 사면 하부와 절취사면 우측의 계곡방향으로 계단상으로 발달하고 있는 것으로 나타났다.
- 4 m범위로 절취사면으로 갈수록 얇아지는 것으로 나타났다. 즉 매립토 및 풍화토 층을 포함한 토층의 두께는 석탄폐석 적치장 하부구간에서 매우 두껍게 존재하며 절취사면으로 갈수록 얇아지는 것으로 나타났다.
후속연구
- 균열분포의 조사는 현장 지표조사를 통해 실시되었으며, 조사항목은 균열의 위치, 주향, 경사, 길이, 낙차 등이다. 특히, 균열의 규모, 균열의 방향(주향 및 경사), 낙차방향 등을 통하여 사면의 전체적 이동방향을 제시할 수 있을 것으로 판단된다.
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