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문제 정의
- 본 연구대상 현장은 비탈면 깎기 시 파괴가 발생한 후 대책공법으로 억지말뚝과 앵커를 병행 시공하였지만, 이후 비탈면의 부분파괴와 더불어 보강시공된 억지말뚝 및 앵커의 변위와 파손 등이 지속적으로 발생한 현장을 채택하였다. 따라서 보강된 비탈면의 파괴가 집중강우 직후에 발생된 점을 고려하여 강우실측치에 의한 시간의존적 지하수위 상승 및 대책공법 적용에 대하여 침투해석 및 비탈면 안정 해석을 통한 대책공법의 적용성을 평가하였다.
- 따라서 원지반의 전반적인 안정성 확보를 위한 대책안이 필요한 것으로 판단되어, 비탈면안정 대책공법으로서 억지말뚝, 앵커 및 옹벽 공법의 복합 시공이 이루어졌다. 따라서 본 절에서는 파괴 발생 시 비탈면에 적용된 보강공법을 동일하게 반영하여 안정해석을 실시하였고, 해석결과를 바탕으로 기 분석한 파괴원인과 함께 고찰하였다.
- 본 연구대상 비탈면은 이미 원지반의 보강을 위해 그림 2(b)와 같이 보강된 상태에서 7월 13일 파괴가 발생되었다. 따라서 본 절에서는 파괴가 발생한 연구대상 비탈면에 대하여 기존의 원지반 및 보강된 비탈면에 대한 각각의 안정성 검토를 수행하였다. 비탈면 안정해석은 Slopile ver.
- 본 연구에서는 강우침투에 의한 지하수위 영향을 고려한 대책공법이 적용된 현장사례를 대상으로 비탈면파괴 주요인을 재분석하고 강우에 의한 시간의존적 지반거동을 분석 하였다. 본 연구대상 현장은 비탈면 깎기 시 파괴가 발생한 후 대책공법으로 억지말뚝과 앵커를 병행 시공하였지만, 이후 비탈면의 부분파괴와 더불어 보강시공된 억지말뚝 및 앵커의 변위와 파손 등이 지속적으로 발생한 현장을 채택하였다.
- 본 연구에서는 도로확장을 위하여 비탈면 깎기 후 불안정해진 지반의 안정화를 위하여 대책공법을 적용하였음에도 불구하고, 파괴가 발생한 사례현장을 대상으로 파괴원인을 규명하였다. 또한 파괴원인 분석결과 및 원지반과 보강된 비탈면의 안정해석 결과를 바탕으로 강우 시에도 지하수위를 억제시킬 수 있는 지하수위 저하공법을 연구대상 현장에 적용한 후, 강우침투를 고려한 비탈면안정성 검토를 수행하였고, 그 결과를 요약하면 다음과 같다.
- 본 절에서는 연구대상 비탈면이 위치한 인근의 태백시 강우기록 자료를 바탕으로 강우에 의한 비탈면파괴 원인을 분석해 보기 위해 시간강우강도와 일강우강도 및 누적 강우량과의 상관관계를 조사하였다. 그림 4에서 보는 바와 같이 파괴발생 전월인 6월의 평균강우량은 과거 5년간의 월평균 강우량에 비하여 약 100% 이상의 많은 강우량을 기록하였고, 파괴발생 당월인 7월의 경우에도 과거 5년간 월평균 강우량에 비하여 약 55%정도가 증가했음을 확인할 수 있었다.
가설 설정
- 0 프로그램을 이용하여 원호활동해석법으로 수행하였으며, 일반적으로 많이 사용되고 신뢰성이 검증된 Bishop법을 적용하였다. 또한 지하수위 조건은 건기시와 우기시로 구분하여 수행하였으며, 수위조건은 현장여건 및 안정측면을 고려하여 집중강우 시 지표 및 지하수위로부터의 상하 침투조건을 고려하여 지표에 수위가 있는 것으로 가정하여 해석하였다. 이 때 안정성 기준이 되는 소요안전율은 도로설계요령(한국도로공사, 2002)을 참조하여 건기시 1.
제안 방법
- 표 4에서 보는 바와 같이 집중강우가 시작된 파괴 10일 전부터 파괴 당일의 강우강도에 의한 지반침투해석을 수행하였다. 강우강도는 일일강우량(mm/day)을 각 강우발생일의 평균 최대시간 강우강도(mm/hr)로 환산하여 적용하였다. 그리고 지반강도정수는 비탈면 안정해석에 적용된 값과 동일하며, 붕적층의 투수계수는 4.
- 침투해석은 범용프로그램인 SEEP/W를 이용하였으며, 해석 시 사용된 강우강도는 태백지역의 강우조사 결과를 바탕으로 하였다. 그리고 초기 지하수위 조건은 계측결과를 바탕으로 건기시를 적용하였다.
- 본 연구대상 비탈면은 일부 절리면을 따라 파괴의 흔적이 관찰되었고 부분적으로 파쇄대가 존재하여 장기적인 풍화에 따른 안정성이 문제가 되었다. 따라서 원지반의 전반적인 안정성 확보를 위한 대책안이 필요한 것으로 판단되어, 비탈면안정 대책공법으로서 억지말뚝, 앵커 및 옹벽 공법의 복합 시공이 이루어졌다. 따라서 본 절에서는 파괴 발생 시 비탈면에 적용된 보강공법을 동일하게 반영하여 안정해석을 실시하였고, 해석결과를 바탕으로 기 분석한 파괴원인과 함께 고찰하였다.
- 본 연구대상 현장과 같이 집중강우 시 지하수위가 급상승하는 지역에 대해서는 기존의 수평배수공법을 획일적으로 적용할 경우, 비탈면보강을 위하여 설치되었던 보강공법(억지말뚝, 앵커 등)의 효과가 떨어질 수 있다. 따라서 평상시에는 물론 갑작스러운 폭우 및 집중강우에도 지하수위 변화량을 일정하게 유지 할 수 있는 공법으로 집수정을 이용한 지하수위 저하공법을 적용하였으며, 지반침투 해석을 통한 비탈면의 안정성을 판단하였다. 본 절에서는 집수정 설치여부에 따른 침투해석결과를 통하여 지하수위의 상승 및 저감효과를 고려한 비탈면 안정해석을 수행하였다.
- Brand 등(1984)은 홍콩에서 1982년에 발생한 비탈면파괴를 중심으로 강우 기간과 3회 이상의 비탈면파괴가 발생한 경우의 최대 시간 강우량의 관계를 분석하여 시간 강우량의 크기가 비탈면파괴에 미치는 영향을 연구한 바 있다. 또한 1963년부터 1982년까지 20년간 최대 시간 강우량이 나타난 이후 비탈면파괴가 발생한 시간을 통하여 대다수의 비탈면파괴가 최대시간 강우량이 나타난 후 단시간에 발생한 것으로 분석하였다.
- 이를 위하여 지하수위 저하공법으로서 효율성의 문제가 있는 일반적인 수평 배수관만의 추가 시공은 배제하고, 지하수를 집수하여 도로면으로 자연유수가 이루어질 수 있도록, 그림 10에서 보는 바와 같이 비탈면 중간부에 집수정을 설치하였다. 또한 집수를 위한 집수관은 수평착정기를 이용하여 방사형으로 배치시키는 방식을 적용하였다.
- 본 연구에서는 도로확장을 위하여 비탈면 깎기 후 불안정해진 지반의 안정화를 위하여 대책공법을 적용하였음에도 불구하고, 파괴가 발생한 사례현장을 대상으로 파괴원인을 규명하였다. 또한 파괴원인 분석결과 및 원지반과 보강된 비탈면의 안정해석 결과를 바탕으로 강우 시에도 지하수위를 억제시킬 수 있는 지하수위 저하공법을 연구대상 현장에 적용한 후, 강우침투를 고려한 비탈면안정성 검토를 수행하였고, 그 결과를 요약하면 다음과 같다.
- 본 연구에서는 강우침투에 의한 지하수위 영향을 고려한 대책공법이 적용된 현장사례를 대상으로 비탈면파괴 주요인을 재분석하고 강우에 의한 시간의존적 지반거동을 분석 하였다. 본 연구대상 현장은 비탈면 깎기 시 파괴가 발생한 후 대책공법으로 억지말뚝과 앵커를 병행 시공하였지만, 이후 비탈면의 부분파괴와 더불어 보강시공된 억지말뚝 및 앵커의 변위와 파손 등이 지속적으로 발생한 현장을 채택하였다. 따라서 보강된 비탈면의 파괴가 집중강우 직후에 발생된 점을 고려하여 강우실측치에 의한 시간의존적 지하수위 상승 및 대책공법 적용에 대하여 침투해석 및 비탈면 안정 해석을 통한 대책공법의 적용성을 평가하였다.
- 본 절에서는 지하수위 저하를 위하여 적용된 집수정의 강우 전·후의 지하수위 변화양상에 대하여 침투해석을 통한 비탈면의 안정성 및 공법의 적용성을 분석하였다.
- 따라서 평상시에는 물론 갑작스러운 폭우 및 집중강우에도 지하수위 변화량을 일정하게 유지 할 수 있는 공법으로 집수정을 이용한 지하수위 저하공법을 적용하였으며, 지반침투 해석을 통한 비탈면의 안정성을 판단하였다. 본 절에서는 집수정 설치여부에 따른 침투해석결과를 통하여 지하수위의 상승 및 저감효과를 고려한 비탈면 안정해석을 수행하였다. 이 때 해석조건은 앞서 실시한 원지반 및 보강공법 적용 후의 안정해석 조건과 동일하게 하였으며, 우기시의 지하수위만을 고려하였다.
- 본 절에서는 집수정 설치여부에 따른 침투해석결과를 통하여 지하수위의 상승 및 저감효과를 고려한 비탈면 안정해석을 수행하였다. 이 때 해석조건은 앞서 실시한 원지반 및 보강공법 적용 후의 안정해석 조건과 동일하게 하였으며, 우기시의 지하수위만을 고려하였다.
- 즉, 강우에 의한 지하수위 영향이 크게 작용할 것이 예측되며, 건기시의 비탈면 안정성은 문제가 없었기 때문에 우기시에 건기시와 동일한 지하수위를 유지하게 되면 비탈면의 활동은 더 이상 발생하지 않을 것으로 판단된다. 이를 위하여 지하수위 저하공법으로서 효율성의 문제가 있는 일반적인 수평 배수관만의 추가 시공은 배제하고, 지하수를 집수하여 도로면으로 자연유수가 이루어질 수 있도록, 그림 10에서 보는 바와 같이 비탈면 중간부에 집수정을 설치하였다. 또한 집수를 위한 집수관은 수평착정기를 이용하여 방사형으로 배치시키는 방식을 적용하였다.
- 따라서 본 현장은 7월에 지속된 집중강우의 반복에 의해 지반은 불안정한 상태를 유지하고 있었고, 파괴 당일 2일 전에는 집중강우에 의한 우수가 붕적토층으로 상당수 유입되어 지하수위 상승이 급격히 지반을 포화상태에 이르게 한 것으로 추정되었다. 즉, 지속적인 강우가 지반 내에 누적되어 지하수위 상승에 의해 증가된 간극수압 및 지반의 붕적층내 포함된 점토성분의 응집에 따른 포화단위 중량 증가를 유발시켰다. 이는 기존에 시공된 억지말뚝이 활동하중을 증가시킴으로서 비탈면의 활동을 유발시킨 것으로 추측된다.
- 본 절에서는 지하수위 저하를 위하여 적용된 집수정의 강우 전·후의 지하수위 변화양상에 대하여 침투해석을 통한 비탈면의 안정성 및 공법의 적용성을 분석하였다. 표 4에서 보는 바와 같이 집중강우가 시작된 파괴 10일 전부터 파괴 당일의 강우강도에 의한 지반침투해석을 수행하였다. 강우강도는 일일강우량(mm/day)을 각 강우발생일의 평균 최대시간 강우강도(mm/hr)로 환산하여 적용하였다.
대상 데이터
- 본 연구대상 현장은 강원도 태백시 일원의 도로 확장공사 구간으로서, 비탈면 깎기 중에 지반의 인장균열 및 침하가 지속적으로 발생하여, 그림 2와 같이 대책공법으로서 억지말뚝, 앵커 및 옹벽의 병행 시공을 통하여 비탈면의 안정화를 유도하였다. 이 후 안정을 유지하던 비탈면은 집중강우가 발생하던 6～7월 사이에 그림 3에서 보는 바와 같이 약 10cm 이상의 인장균열이 진행되어 활동파괴가 발생하였으며, 상부의 말뚝 및 지반 변위방지의 목적으로 기존에 보강한 억지말뚝 일부분에서 파손에 의해 30cm 이상 이격되었으며, 두부는 약 1.
- 한편, 사례현장은 연암층과 붕적층으로 이루어져 있으며, 비탈면 안정해석을 위해 선정한 단면의 전체높이는 118m이다(그림 2(b) 참조). 또한 연암층은 중립질～세립질의 사암, 셰일 및 퇴적암의 구조로 이루어져 있으며, 퇴적암의 특성상 층리면과 지층 경계면의 절리가 발달하였다.
데이터처리
- 그림 11에서 보는 바와 같이 집수정과 수평배수관을 추가적으로 모델링하였다. 침투해석은 범용프로그램인 SEEP/W를 이용하였으며, 해석 시 사용된 강우강도는 태백지역의 강우조사 결과를 바탕으로 하였다. 그리고 초기 지하수위 조건은 계측결과를 바탕으로 건기시를 적용하였다.
이론/모형
- 따라서 본 절에서는 파괴가 발생한 연구대상 비탈면에 대하여 기존의 원지반 및 보강된 비탈면에 대한 각각의 안정성 검토를 수행하였다. 비탈면 안정해석은 Slopile ver.3.0 프로그램을 이용하여 원호활동해석법으로 수행하였으며, 일반적으로 많이 사용되고 신뢰성이 검증된 Bishop법을 적용하였다. 또한 지하수위 조건은 건기시와 우기시로 구분하여 수행하였으며, 수위조건은 현장여건 및 안정측면을 고려하여 집중강우 시 지표 및 지하수위로부터의 상하 침투조건을 고려하여 지표에 수위가 있는 것으로 가정하여 해석하였다.
- 또한 지하수위 조건은 건기시와 우기시로 구분하여 수행하였으며, 수위조건은 현장여건 및 안정측면을 고려하여 집중강우 시 지표 및 지하수위로부터의 상하 침투조건을 고려하여 지표에 수위가 있는 것으로 가정하여 해석하였다. 이 때 안정성 기준이 되는 소요안전율은 도로설계요령(한국도로공사, 2002)을 참조하여 건기시 1.5, 우기시 1.2를 적용하였다.
성능/효과
- 본 절에서는 연구대상 비탈면이 위치한 인근의 태백시 강우기록 자료를 바탕으로 강우에 의한 비탈면파괴 원인을 분석해 보기 위해 시간강우강도와 일강우강도 및 누적 강우량과의 상관관계를 조사하였다. 그림 4에서 보는 바와 같이 파괴발생 전월인 6월의 평균강우량은 과거 5년간의 월평균 강우량에 비하여 약 100% 이상의 많은 강우량을 기록하였고, 파괴발생 당월인 7월의 경우에도 과거 5년간 월평균 강우량에 비하여 약 55%정도가 증가했음을 확인할 수 있었다.
- 홍원표 등(1990)은 비탈면파괴 발생규모별 최대시간 강우강도와 누적강우량의 상관관계를 분석하였으며, 이를 이용하여 그림 1에서 보는 바와 같이 전국에서 발생한 비탈면파괴의 발생회수에 따라 파괴규모를 소규모(minor), 중규모(severe), 대규모(disaster)로 구분하여 연구한 바 있다. 그림에서 보는 바와 같이 소규모 파괴는 최대시간 강우강도가 10mm 및 누적강우량이 40mm를 초과하면 발생되기 시작하고, 중규모는 최대 시간 강우강도가 15mm 및 누적강우량이 80mm를 초과하면 발생되기 시작하는 것을 확인할 수 있다. 또한 대규모 파괴의 경우에는 최대 시간 강우강도가 35mm 및 누적강우량이 140mm를 초과하면 발생되는 것을 알 수 있다.
- 따라서 이러한 우기시에는 전체 활동파괴 및 부분 활동파괴의 가능성이 존재하는 것으로 확인되었다. 따라서 본 연구대상 현장에서 발생한 보강된 비탈면의 파괴는 강우에 따른 지하수위 상승이 가장 큰 영향을 미친 것으로 추정된 파괴원인 분석결과와 일치하는 것으로 해석될 수 있다. 즉, 보강된 비탈면의 안정성 확보를 위하여 강우에 의한 지하수위 상승을 억제시킬 수 있는 대책공법이 반드시 필요한 것으로 판단된다.
- 5mm로서 그림 12(a)에서 보는 바와 같이 강우기간 동안 지하수위 저하공법 적용 전에는 지하수위가 붕적층 지반의 최대 깊이(약 22m)에서 약 50%까지 상승·유지하는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구대상 현장의 지하수위 변동은 강우에 민감하게 반응하는 것을 확인할 수 있다. 이와 같은 결과로 미루어 볼 때, 비탈면파괴는 지반 내 침투된 강우가 붕적층에서 지속적으로 정체함으로서 지하수위가 상승하고, 장시간 포화되어 있어 지반의 간극수압의 증가가 원인이 된 것으로 판단되며, 이는 앞서 고찰된 파괴원인 분석결과와 일치하였다.
- 따라서 본 연구를 통하여 적용된 집수정을 이용한 지하수위 저하공법은 설계·시공사례가 많지 않지만, 지반조건을 고려하여 지표 및 지반내 지하수위 배제를 위한 공법으로서 기존의 배수공을 이용한 공법과 병행하여 적용할 경우, 현재보다 안정화된 공법으로서의 적용이 가능할 것으로 판단된다.
- 따라서 본 현장은 7월에 지속된 집중강우의 반복에 의해 지반은 불안정한 상태를 유지하고 있었고, 파괴 당일 2일 전에는 집중강우에 의한 우수가 붕적토층으로 상당수 유입되어 지하수위 상승이 급격히 지반을 포화상태에 이르게 한 것으로 추정되었다. 즉, 지속적인 강우가 지반 내에 누적되어 지하수위 상승에 의해 증가된 간극수압 및 지반의 붕적층내 포함된 점토성분의 응집에 따른 포화단위 중량 증가를 유발시켰다.
- 그러나 우기시에 억지말뚝의 변위가 발생하는 경우, 억지말뚝에 대한 지반저항은 거의 무시될 정도이기 때문에 지반반력을 고려할 수 없는 상태가 된다. 따라서 이러한 우기시에는 전체 활동파괴 및 부분 활동파괴의 가능성이 존재하는 것으로 확인되었다. 따라서 본 연구대상 현장에서 발생한 보강된 비탈면의 파괴는 강우에 따른 지하수위 상승이 가장 큰 영향을 미친 것으로 추정된 파괴원인 분석결과와 일치하는 것으로 해석될 수 있다.
- 따라서 주위 지형·지질학적 환경요소와 집중강우시 지하수의 상승 등이 지반활동의 주요 원인으로 판단되었다.
- 05m로 확인되었으며, 최고 지하수위는 우기시에 지표로부터 7m에 위치하는 것으로 나타났다. 따라서 지하수위는 건기시와 우기시에 약 11m 정도의 변화를 나타내는 것으로 확인되었다. 즉, 강우에 의한 지하수위 영향이 크게 작용할 것이 예측되며, 건기시의 비탈면 안정성은 문제가 없었기 때문에 우기시에 건기시와 동일한 지하수위를 유지하게 되면 비탈면의 활동은 더 이상 발생하지 않을 것으로 판단된다.
- 그러나 그림 12(b)에 나타낸 바와 같이 동일한 조건 하에서 지하수위 저하공법을 적용한 후의 지하수위 변동을 살펴보면, 지하수위가 거의 건기시 초기 수위, 즉 지하수위가 집수정 하단부까지 저하되는 것을 확인할 수 있다. 따라서 집수정 및 배수공 설치 이후 지하수위 저하에 의한 비탈면안정 효과가 나타난 것으로 분석되었다.
- 따라서 집수정을 이용한 지하수위 저하공법은 설계·시공사례가 많지 않지만, 강우에 의한 지하수위 변화가 큰 비탈면에 지하수 조절공법으로의 현장 적용성을 확인할 수 있었다.
- 앞서 언급한 내용을 바탕으로 본 연구대상 비탈면에 있어서 최대시간 강우강도와 누적강우량의 상관관계(홍원표 등, 1990)를 분석한 결과, 그림 7에 나타낸 바와 같이 7월 12일 강우에 의해서 이미 소규모 활동이 발생될 가능성이 있었음을 확인할 수 있었다. 또한 최대시간 강우강도와 파괴당일 및 전일의 누적강우량의 관계를 바탕으로 중규모 이상의 대규모 파괴규모에 가까운 파괴가 발생될 수 있는 것을 알 수 있다. 그리고 파괴 후에도 지반의 지속적인 침하와 변위가 발생하고 있는 것으로 미루어 더 큰 규모로서의 파괴가 발생 가능할 것으로 판단되어, 이에 대한 장기적인 안정대책이 필요할 것으로 예측되었다.
- 보강공법이 적용된 비탈면의 파괴원인은 지질특성 뿐만 아니라 지중에 설치된 기존 수평배수관의 효율이 낮아져 강우에 따른 우수침투가 지하수위 상승을 유발시킨 것이 가장 큰 원인으로 작용한 것으로 확인되었다. 또한 이미 발생된 파괴 때문에 억지말뚝에 대한 지반반력을 기대할 수 없는 것도 한 원인으로 확인되었다.
- 본 연구대상 비탈면은 일부 절리면을 따라 파괴의 흔적이 관찰되었고 부분적으로 파쇄대가 존재하여 장기적인 풍화에 따른 안정성이 문제가 되었다. 따라서 원지반의 전반적인 안정성 확보를 위한 대책안이 필요한 것으로 판단되어, 비탈면안정 대책공법으로서 억지말뚝, 앵커 및 옹벽 공법의 복합 시공이 이루어졌다.
- 본 연구대상 지역은 심한 습곡과 단층활동으로 인한 지층의 교란 및 파쇄가 매우 발달되어 있으며, 퇴적암의 특성상 층리면과 지층경계면에 절리가 발달하였고, 이와 직교하여 절리가 형성되어 간극수의 유입 시 급격한 풍화가 진행되는 것으로 판단되었다. 그리고 지층교호로 인한 파쇄대의 발달 및 급속한 풍화가 활동의 원인으로 작용되었을 것으로 추정된다.
- 본 연구대상 현장과 같이 집중강우 시 지하수위가 급상승하는 지역에 대해서는 기존의 수평배수공법을 획일적으로 적용할 경우, 비탈면보강을 위하여 설치되었던 보강공법(억지말뚝, 앵커 등)의 효과가 떨어질 수 있다. 따라서 평상시에는 물론 갑작스러운 폭우 및 집중강우에도 지하수위 변화량을 일정하게 유지 할 수 있는 공법으로 집수정을 이용한 지하수위 저하공법을 적용하였으며, 지반침투 해석을 통한 비탈면의 안정성을 판단하였다.
- 그리고 중생대 지각운동으로 인한 심한 습곡과 단층 활동으로 인한 지층의 교란과 파쇄가 매우 발달되어 있는 것으로 나타났다(한중근 등, 2009). 붕적층의 경우에는 세립분이 다량 함유되어 있어, 지하수가 지반의 강도에 큰 영향을 미치는 것으로 확인되었다.
- 앞서 언급한 내용을 바탕으로 본 연구대상 비탈면에 있어서 최대시간 강우강도와 누적강우량의 상관관계(홍원표 등, 1990)를 분석한 결과, 그림 7에 나타낸 바와 같이 7월 12일 강우에 의해서 이미 소규모 활동이 발생될 가능성이 있었음을 확인할 수 있었다. 또한 최대시간 강우강도와 파괴당일 및 전일의 누적강우량의 관계를 바탕으로 중규모 이상의 대규모 파괴규모에 가까운 파괴가 발생될 수 있는 것을 알 수 있다.
- 연구대상 비탈면에서 수행한 지하수위 계측결과를 이용하여 지하수위 관리대책을 분석한 결과, 최저 지하수위는 건기시에 지표로부터 18.05m로 확인되었으며, 최고 지하수위는 우기시에 지표로부터 7m에 위치하는 것으로 나타났다. 따라서 지하수위는 건기시와 우기시에 약 11m 정도의 변화를 나타내는 것으로 확인되었다.
- 연구대상 현장은 심한 습곡과 단층활동으로 인하여 지층의 교란 및 파쇄와 절리가 매우 발달되어 있어 간극수의 유입시 급격한 풍화가 진행될 수 있음을 확인하였다. 따라서 주위 지형·지질학적 환경요소와 집중강우시 지하수의 상승 등이 지반활동의 주요 원인으로 판단되었다.
- 원지반 상태의 비탈면 안정해석 결과, 그림 8 및 표 2에 나타낸 바와 같이 건기시는 1.536으로 기준안전율을 만족하는 것으로 나타났으나, 우기시에는 0.884로 기준안전율을 만족하지 못하는 것으로 나타났다. 이는 강우발생 정도에 따라 활동파괴의 가능성을 뜻함과 동시에 보강대책을 적용하여 더 이상의 추가적인 활동을 방지해야 함을 의미 한다.
- 즉, 강우에 의한 영향을 고려하여 우수의 지중침투에 따른 지하수위 상승을 억제함으로서 비탈면안정이 유지될 수 있음을 확인하였다. 이를 바탕으로 집수정을 이용한 지하수위 저하공법을 사례현장에 적용하여 침투해석 및 비탈면 안정해석을 수행한 결과, 집수정이 지반내 우수침투에 의한 지하수 상승을 억제하여 안정성 확보에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구를 통하여 적용된 집수정을 이용한 지하수위 저하공법은 설계·시공사례가 많지 않지만, 지반조건을 고려하여 지표 및 지반내 지하수위 배제를 위한 공법으로서 기존의 배수공을 이용한 공법과 병행하여 적용할 경우, 현재보다 안정화된 공법으로서의 적용이 가능할 것으로 판단된다.
- 따라서 주위 지형·지질학적 환경요소와 집중강우시 지하수의 상승 등이 지반활동의 주요 원인으로 판단되었다. 즉, 강우에 의한 영향을 고려하여 우수의 지중침투에 따른 지하수위 상승을 억제함으로서 비탈면안정이 유지될 수 있음을 확인하였다. 이를 바탕으로 집수정을 이용한 지하수위 저하공법을 사례현장에 적용하여 침투해석 및 비탈면 안정해석을 수행한 결과, 집수정이 지반내 우수침투에 의한 지하수 상승을 억제하여 안정성 확보에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 나타났다.
- 그림 13 및 그림 14에서 보는 바와 같이 최초 비탈면깍기 시 활동이 발생한 원지반 및 보강공법이 적용된 비탈면에 대하여 집수정 설치에 따른 안정해석을 수행하였으며, 결과는 표 5에 나타낸 바와 같다. 집수정 설치 전의 원지반 안정해석 결과는 기준안전율을 만족하지 못하는 것으로 나타났지만, 집수정 설치 시에는 원지반 및 보강공법이 적용된 비탈면의 안정성이 기준안전율을 만족하는 것으로 확인되었다. 이는 집수정이 지반 내 우수침투에 의한 지하수 상승을 억제함으로서 비탈면의 안정성 확보에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 판단된다.
- 최초 인장균열이 발생한 원지반 비탈면에 대하여 안정성을 확보하기 위한 보강공법 적용 시의 안정해석 결과, 그림 9 및 표 3에서 보는 바와 같이 건기시에는 기준안전 율을 만족하는 것으로 나타났다. 그러나 우기시에 억지말뚝의 변위가 발생하는 경우, 억지말뚝에 대한 지반저항은 거의 무시될 정도이기 때문에 지반반력을 고려할 수 없는 상태가 된다.
후속연구
- 또한 최대시간 강우강도와 파괴당일 및 전일의 누적강우량의 관계를 바탕으로 중규모 이상의 대규모 파괴규모에 가까운 파괴가 발생될 수 있는 것을 알 수 있다. 그리고 파괴 후에도 지반의 지속적인 침하와 변위가 발생하고 있는 것으로 미루어 더 큰 규모로서의 파괴가 발생 가능할 것으로 판단되어, 이에 대한 장기적인 안정대책이 필요할 것으로 예측되었다.
- 특히, 전단강도의 감소와 함께 지하수위 상승은 비탈면의 안정성에 가장 큰 영향을 미치며, 지반을 액상화 상태로 변하게 함으로서 비탈면파괴의 주요요인으로 작용하게 된다. 따라서 비탈면의 안정을 위한 다양한 공법이 적용되어질 때, 강우 시 침투수에 의한 지하수위 상승을 억제하고 기존의 지하수위를 효과적으로 저하시킬 수 있다면 비탈면의 안정성을 더욱 증가시킬 뿐만 아니라 비탈면파괴를 미연에 방지할 수 있을 것이다.
- 또한 이미 발생된 파괴 때문에 억지말뚝에 대한 지반반력을 기대할 수 없는 것도 한 원인으로 확인되었다. 따라서 파괴가 발생한 비탈면에 대하여 지하수위를 저하시키기 위한 추가적인 보강대책이 필요한 것으로 분석되었다.
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