[국내논문]퇴적암 내의 지질구조가 비탈면 안정성에 미치는 영향 : 대구 북서부 지역의 예 Effects of Geological Structures on Slope Stability : An Example from the Northwestern Part of Daegu, Korea원문보기
본 연구에서는 퇴적암지역에서 발달하는 지질구조들이 비탈면의 안정성에 어떠한 영향을 미치는지를 이해하고자 하였다. 연구지역과 같이 퇴적암지역 비탈면의 경우, 도로 양쪽의 비탈면이 층리의 경사방향에 따라 매우 다른 양상을 보인다. 또한 단층대가 존재하는 경우에는 보강공사가 완료된 후에도 지속적인 파괴가 관찰되고 있었다. 하지만 대부분의 대규모 단층에서 비탈면 안정성 조사 시 단층대를 정확하게 인지하기 어려워 새로운 누적절리밀도를 통한 단층대 인지방법을 제안하였다. 또한 최근 대규모 공사로 인하여 많은 비탈면들이 다면비탈면의 형태로 나타나는 경우가 많다. 이 경우 일정한 주향을 가진 대표비탈면들의 방향에 따라 구간을 설정하고, 이를 바탕으로 비탈면 안정성 분석을 실시하여, 각 구간에 따라 다른 비탈면 안정성 평가가 이루어져야 하는 예를 보여주었다. 따라서 퇴적암지역에서의 비탈면설계 시 층리와 불연속면의 방향 그리고 이들 사이의 상관관계 등 지질구조들의 발달특성을 잘 고려한다면 공사단계에서도 작업의 효율을 높일 수 있고, 공사 후에도 비탈면의 안정성을 높일 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구에서는 퇴적암지역에서 발달하는 지질구조들이 비탈면의 안정성에 어떠한 영향을 미치는지를 이해하고자 하였다. 연구지역과 같이 퇴적암지역 비탈면의 경우, 도로 양쪽의 비탈면이 층리의 경사방향에 따라 매우 다른 양상을 보인다. 또한 단층대가 존재하는 경우에는 보강공사가 완료된 후에도 지속적인 파괴가 관찰되고 있었다. 하지만 대부분의 대규모 단층에서 비탈면 안정성 조사 시 단층대를 정확하게 인지하기 어려워 새로운 누적절리밀도를 통한 단층대 인지방법을 제안하였다. 또한 최근 대규모 공사로 인하여 많은 비탈면들이 다면비탈면의 형태로 나타나는 경우가 많다. 이 경우 일정한 주향을 가진 대표비탈면들의 방향에 따라 구간을 설정하고, 이를 바탕으로 비탈면 안정성 분석을 실시하여, 각 구간에 따라 다른 비탈면 안정성 평가가 이루어져야 하는 예를 보여주었다. 따라서 퇴적암지역에서의 비탈면설계 시 층리와 불연속면의 방향 그리고 이들 사이의 상관관계 등 지질구조들의 발달특성을 잘 고려한다면 공사단계에서도 작업의 효율을 높일 수 있고, 공사 후에도 비탈면의 안정성을 높일 수 있을 것으로 판단된다.
The purpose of this work is to gain a better understanding of the interrelationships between geological structures and slope failure in sedimentary rocks. In the studied slopes, construction-related slope failure could only be observed on the south-dipping slopes. This indicates that slope stability...
The purpose of this work is to gain a better understanding of the interrelationships between geological structures and slope failure in sedimentary rocks. In the studied slopes, construction-related slope failure could only be observed on the south-dipping slopes. This indicates that slope stability may be dependent on the angular relationships between the dip direction of bedding and the orientation of the slope. Slope failure continued, post-construction, around large fault zones in the studied outcrop; these fault damage zones are, however, not easily recognized in the field. Here we suggest a new method that uses accumulated fracture density to precisely identify fault damage zones. Multiple-faced slopes are now increasingly being exposed during large-scale construction projects in South Korea. This multiple-faced slope analysis indicates that the stability of a slope should be evaluated by identifying domains, through the analysis of possible slopes and their angular relationships with bedding and other discontinuities, prior to construction. Therefore, careful consideration of geological structures such as bedding and other discontinuities, and their angular relationships during the design of cuttings through sedimentary rocks, will increase the efficiency of construction and enable the safe construction of more stable slopes that will retain their stability after construction.
The purpose of this work is to gain a better understanding of the interrelationships between geological structures and slope failure in sedimentary rocks. In the studied slopes, construction-related slope failure could only be observed on the south-dipping slopes. This indicates that slope stability may be dependent on the angular relationships between the dip direction of bedding and the orientation of the slope. Slope failure continued, post-construction, around large fault zones in the studied outcrop; these fault damage zones are, however, not easily recognized in the field. Here we suggest a new method that uses accumulated fracture density to precisely identify fault damage zones. Multiple-faced slopes are now increasingly being exposed during large-scale construction projects in South Korea. This multiple-faced slope analysis indicates that the stability of a slope should be evaluated by identifying domains, through the analysis of possible slopes and their angular relationships with bedding and other discontinuities, prior to construction. Therefore, careful consideration of geological structures such as bedding and other discontinuities, and their angular relationships during the design of cuttings through sedimentary rocks, will increase the efficiency of construction and enable the safe construction of more stable slopes that will retain their stability after construction.
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문제 정의
단층손상대는 대부분 연약한 파쇄대로 구성되어 있어 실질적으로 많은 대규모 단층들에서 이를 인지하는 것은 지질공학적으로 매우 중요하다. 따라서 이 연구에서는 이 지역에 잘 발달하는 한 단층대를 대상으로 기존에 사용하던 구간별 단열밀도가 아닌 누적단열밀도를 이용하여 단층손상대를 상대적으로 쉽게 구분하는 방법을 소개하고자 한다(Fig. 11). 우선 누적단열밀도를 이용한 단층손상대 조사법에 대한 간단한 개념을 설명한 후, 이를 앞서 언급한 단층대가 발달하는 비탈면을 대상으로 적용하고자 한다.
특히 사암과 셰일이 교호하는 지역에서는 시간의 경과에 따른 비탈면파괴 발생률이 다른 지역보다 현저하게 높게 보고되고 있으므로 정밀한 파괴원인에 대한 연구가 필요하다(조용찬 외, 2008). 따라서 이 연구에서는 이들 비탈면의 안정성에 영향을 미칠 수 있는 주요 인자인 층리의 영향, 다면비탈면의 효과 그리고 단층대의 영향 등에 대해 집중적으로 검토하고자 한다.
다시 말해서 다양한 지질구조에 대한 명확한 해석을 통하여 보다 실질적이고 세분화된 안정성 평가가 요구되는 것이다. 따라서 이번 연구는 각각의 지질구조에 대한 정밀한 발달특성 조사를 바탕으로 이들이 비탈면 파괴에 미칠 수 있는 영향과 이에 대한 적절한 분석 및 평가방법에 대해 알아보고자 한다. 이를 위해 최근 많은 깎기비탈면이 노출된 대구 북구 사수동 일대의 지천-매천간 국도 4차선 확장공사구간을 중심으로 조사를 실시하였다(Fig.
다면비탈면의 경우, 비탈면의 기하학적 특성을 고려한 보다 세부적인 비탈면 안정성 평가가 요구된다 (윤운상 외, 2001). 따라서 이번 연구지역에서 발견되는 다면비탈면 중 지질구조의 영향으로 인하여 차별적인 파괴양상이 관찰되는 지점을 선정하여 이들에 대한 분석을 시도하였다. 도로는 북쪽과 동쪽 방향으로 대략 90º의 각도를 보이며 서서히 휘어지고, 북동쪽에는 이 도로를 따라 다면비탈면이 존재한다(Fig.
11). 우선 누적단열밀도를 이용한 단층손상대 조사법에 대한 간단한 개념을 설명한 후, 이를 앞서 언급한 단층대가 발달하는 비탈면을 대상으로 적용하고자 한다.
이번 연구에서는 퇴적암 지역에서의 지질구조가 비탈면 안정성에 미치는 영향에 대해 보다 세부적으로 접근하였다. 특히, 단층 및 단열, 암맥과 같은 지질구조를 단순히 불연속면으로 취급하지 않고, 이들을 따른 운동 및 단층손상대 발달 등과 같은 구조지질학적 접근을 실시하였으며, 이를 통해 얻은 결론은 다음과 같다.
따라서 대규모 단층 및 단층손상대의 특성을 밝히고 이들이 안정성 평가에 미칠 수 있는 영향에 대한 정밀분석을 실시하였다. 특히 이번 연구에서는 현장조사 단계에서 불연속면들의 방향 및 밀도와 비탈면의 경사방향을 분석하는 방법 등을 바탕으로 단층손상대의 범위를 명확히 인지하고 그 영향을 평가하는데 초점을 두었다. 실제 단층손상대에 대한 개념적 연구는 많이 진행된 바 있으나, 이들에 대한 명확한 범위를 인지하는 구분법에 대한 연구는 미흡한 실정이며, 조사자마다의 객관적인 해석으로 인하여 공통된 조사법이 없는 실정이다.
가설 설정
Slope failure was caused mainly by discontinuities such as faults, joints, dykes and/or bedding. (b) Anchor and lattice block countermeasures put in place to prevent slope failure. (c) Stepped retaining wall as a countermeasure against failure.
(a) Large fault zone revealed during construction. (b) Sub-parallel vertical fractures are well developed around the fault zone. (c) Slope failure: continuous rockfall along the fault zone after completion of the road cutting.
(b) Anchor and lattice block countermeasures put in place to prevent slope failure. (c) Stepped retaining wall as a countermeasure against failure.
제안 방법
4). 그러나 암맥은 일반적인 인장지질구조임에도 불구하고, 이를 중심으로 양측의 기반암이 서로 다른 퇴적암으로 이루어져 있으며, 비탈면 하부에 소규모 애추와 같은 낙석이 관찰되어 이에 대한 정밀조사를 실시하였다. 그 결과 암맥과 기반암의 (주로 서측)경계면을 따라 전단운동을 지시하는 단층암이 발달하고, S-C fabric과 단층조선 등의 구조요소가 확인되었다(Fig.
단열의 누적밀도를 이용한 조사법의 실제 적용가능성을 알아보기 위해, 조사지점 4(Fig. 1, 3)의 남쪽 비탈면(Section B)을 대상으로 한 조사선조사를 실시하였다. 이 비탈면의 가장 큰 특징 중 하나는 국부적인 층리의 변화가 관찰된다는 것이고(Fig.
특히 이 비탈면에는 북서-남동 주향의 단층이 발달하고 있으며, 이 단층의 북서와 남동쪽 단층자취(fault trace)가 비탈면 내에 모두 노출되고 있다. 따라서 다면비탈면의 다양한 방향성과 단층의 상관성을 이해하기 위하여 단층의 발달구간을 중심으로 대표적인 주향과 경사를 보이는 3개의 구역으로 나누어 안정성 평가를 수행하였다(Site 3, Fig. 8).
이 노두에서는 공사 진행 중에 별다른 파괴 양상이 관찰되지 않았지만, 공사 완료 후 N10oW/84oSW 방향의 대규모 단층대와 남-북 방향의 수직절리들을 따른 파괴가 관찰되었다. 따라서 대규모 단층 및 단층손상대의 특성을 밝히고 이들이 안정성 평가에 미칠 수 있는 영향에 대한 정밀분석을 실시하였다. 특히 이번 연구에서는 현장조사 단계에서 불연속면들의 방향 및 밀도와 비탈면의 경사방향을 분석하는 방법 등을 바탕으로 단층손상대의 범위를 명확히 인지하고 그 영향을 평가하는데 초점을 두었다.
이 경우 단층손상대의 존재여부 및 모암과의 뚜렷한 구분이 어려워 그범위와 경계를 구분하고 평가에 적용하기가 쉽지 않다. 따라서 일반적으로 실시되어 온 구간 별 단열밀도가 아닌 단열의 누적밀도 분포를 이용한 조사법을 새롭게 제안하고 이를 실제로 한 비탈면에 적용한 결과, 비교적 뚜렷하고 명확한 단층손상대 인지 및 모암과의 경계부를 확인하였다. 이 조사법은 현장조사 단계에서도 쉽게 적용할 수 있으며, 대규모 단층대와 같이 단층핵을 인지하기 어려운 지역에서도 매우 유용할 것으로 사료된다.
우선, 층리와 비탈면의 경사방향이 비탈면 안정성에 미치는 영향을 알아보기 위하여, 도로 양측에 존재하는 서로 다른 경사방향의 두 비탈면을 조사하여 비교하였다. 또한, 암맥을 비롯한 기존의 불연속면을 따른 단층작용과 단층 주변에 단열이 집중되는 단층손상대에 대한 명확한 구분기준을 제시하고자, 암맥, 단열 및 단층이 발달하고 있는 비탈면에 대한 새로운 분석법을 제안하였다. 마지막으로 곡선도로를 따라 절개된 휘어진 비탈면을 대상으로 공사 중과 공사 후의 파괴 양상을 살펴보았으며, 이를 통해 다면 비탈면의 안정성에 영향을 미칠 수 있는 지질구조에 대한 분석을 시도하였다.
또한, 암맥을 비롯한 기존의 불연속면을 따른 단층작용과 단층 주변에 단열이 집중되는 단층손상대에 대한 명확한 구분기준을 제시하고자, 암맥, 단열 및 단층이 발달하고 있는 비탈면에 대한 새로운 분석법을 제안하였다. 마지막으로 곡선도로를 따라 절개된 휘어진 비탈면을 대상으로 공사 중과 공사 후의 파괴 양상을 살펴보았으며, 이를 통해 다면 비탈면의 안정성에 영향을 미칠 수 있는 지질구조에 대한 분석을 시도하였다.
1). 야외지질조사 및 비탈면 현장조사를 통하여 각각의 지질구조 특성과 이들이 비탈면 안정성에 미칠 수 있는 영향에 대한 분석을 시도하였으며, 특히 기존의 불연속면을 따른 단층작용, 누적절리밀도를 이용한 명확한 단층대 분류, 그리고 휘어진 도로에 위치한 다면비탈면의 안전성평가 시 단층의 영향에 대한 연구를 수행하였다. 이는 다양한 규모로 빈번하게 발생하는 비탈면파괴와 이에 따른 추가적인 피해를 막고, 적절한 방재 및 보강시스템을 적용하여 도로건설 및 보수비용을 절감하는데 큰 도움을 줄 것으로 판단된다.
1, 3), site 1은 하산동층, site 2는 진주층, site 3과 site 4 지점은 칠곡층에 위치하고 있다. 우선, 층리와 비탈면의 경사방향이 비탈면 안정성에 미치는 영향을 알아보기 위하여, 도로 양측에 존재하는 서로 다른 경사방향의 두 비탈면을 조사하여 비교하였다. 또한, 암맥을 비롯한 기존의 불연속면을 따른 단층작용과 단층 주변에 단열이 집중되는 단층손상대에 대한 명확한 구분기준을 제시하고자, 암맥, 단열 및 단층이 발달하고 있는 비탈면에 대한 새로운 분석법을 제안하였다.
5와 같이 단층의 한쪽 지괴가 완전히 탈락될 수 있으며, 막대한 피해를 초래할 수 있다. 이러한 다면비탈면에서의 지질구조 영향을 보다 면밀히 평가하기 위해 평사투영법을 이용하여 각 구역에 대한 안정성평가를 실시하였다. 그 결과, 구역 1과 2는 평면파괴의 영역에 속하는 불안정한 구역에 속하는 양상을 보이는 반면, 구역 3에서는 평면파괴의 영역에 속하지 않는 양상을 보이고 있다(Fig.
이러한 실내예비조사결과를 바탕으로 중점 조사지역에 대한 정밀 야외지질조사를 실시하였다. 첫 번째 조사지점(Site 1)의 경우 이암, 사암, 역암이 혼재되어 있는 하산동층에 해당하는 지점으로, 깎기비탈면에 두께 5m의 N5ºE/70ºSE 방향을 보이는 염기성 암맥이 노출되어 있다(Fig.
이러한 연구를 위해 우선 연구지역의 주요 지질구조 분포 및 특성을 알아보기 위하여 항공사진과 위성사진을 이용한 선형구조 분석을 실시하였고, 이를 바탕으로 각각의 지질구조요소들의 수집과 분석을 위하여 정밀 야외지질조사를 실시하였다. 일차적으로 각각의 지질구조들에 대한 방향성 및 경사방향을 측정하였고, 특히 단층이 발달하고 있는 경우에는 이들이 기존의 불연속면을 따라 발생하였는지, 단층 주변의 단열밀도에는 어떠한 변화가 있으며 이를 분석하기 적절한 조사방법은 무엇인지, 그리고 단층면이 비탈면에 노출되었는지 그렇지 않은지에 대한 면밀한 조사 및 검토도 실시하였다.
이러한 연구를 위해 우선 연구지역의 주요 지질구조 분포 및 특성을 알아보기 위하여 항공사진과 위성사진을 이용한 선형구조 분석을 실시하였고, 이를 바탕으로 각각의 지질구조요소들의 수집과 분석을 위하여 정밀 야외지질조사를 실시하였다. 일차적으로 각각의 지질구조들에 대한 방향성 및 경사방향을 측정하였고, 특히 단층이 발달하고 있는 경우에는 이들이 기존의 불연속면을 따라 발생하였는지, 단층 주변의 단열밀도에는 어떠한 변화가 있으며 이를 분석하기 적절한 조사방법은 무엇인지, 그리고 단층면이 비탈면에 노출되었는지 그렇지 않은지에 대한 면밀한 조사 및 검토도 실시하였다. 또한 일부 비탈면에 대해 평사투영법을 이용하여 비탈면 안정성 해석을 통한 검증을 수행하였다.
이번 연구에서는 퇴적암 지역에서의 지질구조가 비탈면 안정성에 미치는 영향에 대해 보다 세부적으로 접근하였다. 특히, 단층 및 단열, 암맥과 같은 지질구조를 단순히 불연속면으로 취급하지 않고, 이들을 따른 운동 및 단층손상대 발달 등과 같은 구조지질학적 접근을 실시하였으며, 이를 통해 얻은 결론은 다음과 같다.
대상 데이터
논문은 국토해양부 “서해 연안지질 위험 요소 연구(11-9106)”에 대한 위탁연구의 일부로 수행되었다.
두 번째 조사지점(Site 2)은 회색 사암과 흑색 이암 내지 셰일이 발달하는 진주층에 해당하는 지점으로 N73ºW/72ºNE 방향의 수직에 가까운 비탈면이 관찰된다.
본 연구지역의 한 비탈면(Site 4)은 선형구조 분석에서 인지된 북북서-남남동 방향의 뚜렷한 지질구조가 관통하는 곳으로, 깎기비탈면의 방향과 평행한 방향의 대규모 단층파쇄대와 많은 불연속면들이 관찰된다(Fig. 10). 이 노두에서는 공사 진행 중에 별다른 파괴 양상이 관찰되지 않았지만, 공사 완료 후 N10oW/84oSW 방향의 대규모 단층대와 남-북 방향의 수직절리들을 따른 파괴가 관찰되었다.
세 번째 조사지점(Site 3)은 응회질 사암과 적색 셰일이 협재하는 칠곡층에 해당하는 지점으로 특이한 형태의 염기성 암맥이 발달한다. 즉 암맥이 층리를 가로지르는 지점에서 마치 단층에 의한 변위와 같은 지그재그 형태를 보이는 것이다.
연구지역 및 연구방법
연구지역은 대구광역시 북구 사수동과 경북 칠곡군 지천면 일대 지역으로 경상누층군의 백악기 퇴적암으로 구성되어 있다(Fig. 1). 비록 현재까지 보고된 대규모 단층이 발달하고 있지는 않으나, 최근 이 지역에서 시행된 대규모 도로확장공사로 인해 노출된 다수의 도로비탈면들에는 중 ·소규모의 다양한 지질구조들이 발달하고 있어, 지질구조의 특성을 파악하기 용이하다.
이 연구에서는 서로 다른 비탈면 형태와 노출되는 지질구조들을 기준으로 총 4개의 중점조사지점을 선정하여 이들을 각각 Site 1~4까지 임의로 명명하였으며(Figs. 1, 3), site 1은 하산동층, site 2는 진주층, site 3과 site 4 지점은 칠곡층에 위치하고 있다. 우선, 층리와 비탈면의 경사방향이 비탈면 안정성에 미치는 영향을 알아보기 위하여, 도로 양측에 존재하는 서로 다른 경사방향의 두 비탈면을 조사하여 비교하였다.
따라서 이번 연구는 각각의 지질구조에 대한 정밀한 발달특성 조사를 바탕으로 이들이 비탈면 파괴에 미칠 수 있는 영향과 이에 대한 적절한 분석 및 평가방법에 대해 알아보고자 한다. 이를 위해 최근 많은 깎기비탈면이 노출된 대구 북구 사수동 일대의 지천-매천간 국도 4차선 확장공사구간을 중심으로 조사를 실시하였다(Fig. 1). 야외지질조사 및 비탈면 현장조사를 통하여 각각의 지질구조 특성과 이들이 비탈면 안정성에 미칠 수 있는 영향에 대한 분석을 시도하였으며, 특히 기존의 불연속면을 따른 단층작용, 누적절리밀도를 이용한 명확한 단층대 분류, 그리고 휘어진 도로에 위치한 다면비탈면의 안전성평가 시 단층의 영향에 대한 연구를 수행하였다.
조사지역에는 하부로부터 경상누층군의 하산동층, 진주층, 그리고 칠곡층이 분포하며, 이들을 백악기 화강암과 이후의 암맥들이 관입하며 발달한다. 그리고 이 지층들은 제4기 충적층에 의해 부정합으로 피복되어 있다(장기홍 외, 1977; Fig.
데이터처리
일차적으로 각각의 지질구조들에 대한 방향성 및 경사방향을 측정하였고, 특히 단층이 발달하고 있는 경우에는 이들이 기존의 불연속면을 따라 발생하였는지, 단층 주변의 단열밀도에는 어떠한 변화가 있으며 이를 분석하기 적절한 조사방법은 무엇인지, 그리고 단층면이 비탈면에 노출되었는지 그렇지 않은지에 대한 면밀한 조사 및 검토도 실시하였다. 또한 일부 비탈면에 대해 평사투영법을 이용하여 비탈면 안정성 해석을 통한 검증을 수행하였다.
성능/효과
12b에 도시하였다. 그 결과 누적밀도의 기울기가 81 m 지점에서 급격하게 변하는 양상이 관찰되었다(Fig. 12b). 이 누적밀도의 기울기가 급격히 변화하는 지점은 실질적으로 단열밀도에서 상대적으로 많은 차이를 보이는 지점과 잘 일치하였다.
그러나 암맥은 일반적인 인장지질구조임에도 불구하고, 이를 중심으로 양측의 기반암이 서로 다른 퇴적암으로 이루어져 있으며, 비탈면 하부에 소규모 애추와 같은 낙석이 관찰되어 이에 대한 정밀조사를 실시하였다. 그 결과 암맥과 기반암의 (주로 서측)경계면을 따라 전단운동을 지시하는 단층암이 발달하고, S-C fabric과 단층조선 등의 구조요소가 확인되었다(Fig. 4). 이들은 우수향 주향이동 단층운동에 의한 결과물로 해석되며, 이 단층운동에 의한 변위로 인해 서로 다른 기반암이 관찰되는 것으로 판단된다.
이러한 다면비탈면에서의 지질구조 영향을 보다 면밀히 평가하기 위해 평사투영법을 이용하여 각 구역에 대한 안정성평가를 실시하였다. 그 결과, 구역 1과 2는 평면파괴의 영역에 속하는 불안정한 구역에 속하는 양상을 보이는 반면, 구역 3에서는 평면파괴의 영역에 속하지 않는 양상을 보이고 있다(Fig. 9). 이는 구역 3에서 파괴가 관찰되지 않는 야외관찰의 결과와 일치하는 것으로 추후에도 이 구역이 안정할 것이라 판단된다.
넷째, 대규모 단층의 경우 단층핵은 비탈면상에 노출되지 않으나 이 비탈면은 단층손상 대에 속할 수 있다. 이 경우 단층손상대의 존재여부 및 모암과의 뚜렷한 구분이 어려워 그범위와 경계를 구분하고 평가에 적용하기가 쉽지 않다.
이는 이러한 단열밀도가 더 큰 규모의 단층에 의해 제어되고 있음을 지시하는 것으로 해석된다. 따라서 이러한 조사선조사를 이용한 누적밀도 분석을 통하여 현장 조사단계에서는 인지하지 못하였던 비탈면 동쪽의 대규모 단층을 인지할 수 있었으며, 단층손상대와 모암의 경계를 상대적으로 쉽게 구분할 수 있었다.
특히 층리의 방향은 암맥 및 단층과 같은 이차적인 지질구조에 의해 국부적으로 영향을 받아 비탈면 파괴를 야기하는 주요한 인자가 될 수 있으므로 주의해야 한다. 서로 다른 경사방향을 보이는 도로 양측비탈면을 설계 및 시공할 때에 층리의 경사방향과 동일한 경사방향의 비탈면에 대한 차별적인 평가가 필요함을 확인하였다.
셋째, 다양한 방향의 비탈면으로 이루어진 다면비탈면에 단층대가 발달할 경우, 이들을 기준으로 구분된 각 구역의 비탈면 파괴정도 및 안정성이 큰 차이를 보인다. 이는 단층대가 발달한 다면비탈면의 경우에 보다 상세한 구획화를 바탕으로 한 비탈면 안정성 평가가 이루어져야 한다는 것을 지시한다.
10). 이 노두에서는 공사 진행 중에 별다른 파괴 양상이 관찰되지 않았지만, 공사 완료 후 N10oW/84oSW 방향의 대규모 단층대와 남-북 방향의 수직절리들을 따른 파괴가 관찰되었다. 따라서 대규모 단층 및 단층손상대의 특성을 밝히고 이들이 안정성 평가에 미칠 수 있는 영향에 대한 정밀분석을 실시하였다.
북동-남서 방향의 도로가 건설된 지점의 두 비탈면을 살펴보면, 남동쪽 비탈면은 층리와 반대방향인 북서 방향으로 경사하고 있는 반면 북서쪽 비탈면은 층리와 같은 방향인 남동 방향으로 경사하고 있다. 이 지점에 대해 공사 중 소규모 낙석발생 및 보강실시 여부를 확인한 결과 남동쪽 비탈면의 경우 별다른 비탈면파괴 양상이 관찰되지 않았지만, 북서쪽 비탈면의 경우 공사 단계에서 비탈면의 불안정성이 인지되고 파괴가 이미 발생하였으며, 이에 대한 보강이 시행되었음을 확인하였다(Fig. 7). 우선, 비탈면 내에 암맥이 발달하는 경우 암맥의 주변부에서 소규모 낙석이 관찰되었으며(Fig.
따라서 선형구조 분석은 특정지역에 발달하는 대규모 지질구조의 특성과 밀접한 관련이 있으며, 특히 주요 선형구조의 방향성, 연장성 등에 대한 정보를 획득할 수 있다. 이번 연구지역에 대한 선형구조 분석결과 남-북 내지 북북동-남남서 방향과 북서-남동 방향을 갖는 2조의 뚜렷한 선형구조들이 확인되며(Fig. 3), 이 결과는 이러한 두 방향성을 보이는 지질구조들이 이 지역 내에 주로 발달하고 있음을 지시하는 것으로, 간격과 연장성이 비교적 일정하게 관찰되고 있어 조사지역의 대표적인 단층 및 단열구조로 판단된다.
첫째, 비탈면의 경사방향과 층리의 경사방향이 동일할 경우, 이는 비탈면의 안정성에 매우 취약할 수 있다. 특히 층리의 방향은 암맥 및 단층과 같은 이차적인 지질구조에 의해 국부적으로 영향을 받아 비탈면 파괴를 야기하는 주요한 인자가 될 수 있으므로 주의해야 한다.
후속연구
하지만 구역 1의 경우 야외조사에서는 단층과 평행한 방향의 수직 절리군으로 인한 파괴가 관찰되지 않았지만, 평사투영법을 이용한 해석에서는 평면파괴가 예상되는 지역임으로 지속적인 모니터링이 필요할 것으로 생각된다. 그리고 구역 2에서는 야외관찰과 평사투영법을 이용한 해석 모두에서 파괴의 영역에 속해 있어 추후에도 단층대의 영향으로 인한 대규모 파괴가 발생할 수 있어 정기적인 모니터링이 필요할 것으로 사료된다.
하지만 인접한 지역에 위치하는 깎기비탈면에서도 비탈면의 기하학적 특성 및 지질구조들의 다양한 발달 특성에 따라 안정성에 차이가 발생 할 수 있다. 다시 말해서 다양한 지질구조에 대한 명확한 해석을 통하여 보다 실질적이고 세분화된 안정성 평가가 요구되는 것이다. 따라서 이번 연구는 각각의 지질구조에 대한 정밀한 발달특성 조사를 바탕으로 이들이 비탈면 파괴에 미칠 수 있는 영향과 이에 대한 적절한 분석 및 평가방법에 대해 알아보고자 한다.
둘째, 비탈면에 존재하는 암맥의 경우 일반적으로 풍화에 약하기 때문에 이들에 대한 차별적인 안정성 평가가 필요할 뿐만 아니라, 암맥의 경계면을 따라 후기 단층작용 여부에 대한 면밀한 검토 및 암맥의 관입 메카니즘에 대한 명확한 해석이 요구된다. 즉 이러한 단층의 활동여부를 명확히 인지하는 것이 지질구조 분석을 통한 안정성 평가의 신뢰도를 높일 수 있다.
이는 단층대가 발달한 다면비탈면의 경우에 보다 상세한 구획화를 바탕으로 한 비탈면 안정성 평가가 이루어져야 한다는 것을 지시한다. 또한, 추가적으로 단층대의 3차원적인 특성을 고려한다면 비탈면의 안정성을 확보하고 공사비용을 절감하는데 도움을 줄 수 있다.
위 조사결과들은 암맥 및 단층이 발달하고 있는 비탈면의 경우에 보다 면밀한 지질구조 특성 분석이 요구됨을 보여준다. 우선, site 1에서 분석된 암맥을 살펴보면, 이들은 일반적으로 풍화에 약하기 때문에 더욱 철저한 보강을 실시해야 함은 물론 이들이 이후 단층면을 따른 미끌림을 유발할 수 있는 약대로 작용을 할 수 있다는 것을 고려한 보강평가가 필요하다.
이 연구에서 새롭게 제시된 단열의 누적밀도를 이용한 단층손상대 경계의 정의와 명확한 인지법은 비탈면 안정성 평가와 관련한 현장조사 단계에서도 쉽게 적용할 수 있을 뿐만 아니라 대규모 단층의 인지가 어려운 경우에도 단층손상대와 모암영역을 구별하는데 매우 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 이는 결국 설계와 시공 및 보강 과정에 있어 적절한 평가를 실시함으로써 비용절감이라는 효과와 함께, 빈번하게 발생하고 있는 자연재해로 인한 비탈면파괴 피해를 줄이는 데 큰 도움이 될 것으로 사료된다.
이 연구에서 새롭게 제시된 단열의 누적밀도를 이용한 단층손상대 경계의 정의와 명확한 인지법은 비탈면 안정성 평가와 관련한 현장조사 단계에서도 쉽게 적용할 수 있을 뿐만 아니라 대규모 단층의 인지가 어려운 경우에도 단층손상대와 모암영역을 구별하는데 매우 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 이는 결국 설계와 시공 및 보강 과정에 있어 적절한 평가를 실시함으로써 비용절감이라는 효과와 함께, 빈번하게 발생하고 있는 자연재해로 인한 비탈면파괴 피해를 줄이는 데 큰 도움이 될 것으로 사료된다.
야외지질조사 및 비탈면 현장조사를 통하여 각각의 지질구조 특성과 이들이 비탈면 안정성에 미칠 수 있는 영향에 대한 분석을 시도하였으며, 특히 기존의 불연속면을 따른 단층작용, 누적절리밀도를 이용한 명확한 단층대 분류, 그리고 휘어진 도로에 위치한 다면비탈면의 안전성평가 시 단층의 영향에 대한 연구를 수행하였다. 이는 다양한 규모로 빈번하게 발생하는 비탈면파괴와 이에 따른 추가적인 피해를 막고, 적절한 방재 및 보강시스템을 적용하여 도로건설 및 보수비용을 절감하는데 큰 도움을 줄 것으로 판단된다.
이는 비탈면의 방향과 불연속면을 포함한 지질구조들의 각 관계가 상대적인 지질구조들의 발달방향에 따라 달라지기 때문인 것으로 해석된다. 이는 비탈면의 안정성 조사단계와 보강단계에서 좀 더 세밀한 구획화가 요구됨을 의미하며, 또한 파괴가 예상되는 부분에 보다 집중적인 보강이 이루어져야 할 것으로 사료된다. 이러한 연구결과는 앞으로의 공사가 진행될 다른 지역의 다면비탈면에 대한 안정성 평가에 매우 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단되며, 비탈면 보강의 경제적인 측면에서도 매우 유용할 것으로 판단된다.
또한 대부분의 양쪽 비탈면은 비슷한 지질구조가 발달하지만 다른 크기로 노출되기 때문에 도로설계 단계에서 층리의 경사방향, 주요 불연속면의 발달방향 그리고 불안정 비탈면의 발달방향과 크기 등을 좀 더 세밀하게 예측하여 설계할 필요가 있다. 이는 비탈면파괴의 발생빈도를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 위험구간을 중심으로 적절한 보강이 이루어진다면 비탈면보강을 위한 막대한 비용의 절감이 가능할 것으로 판단된다.
이는 비탈면의 안정성 조사단계와 보강단계에서 좀 더 세밀한 구획화가 요구됨을 의미하며, 또한 파괴가 예상되는 부분에 보다 집중적인 보강이 이루어져야 할 것으로 사료된다. 이러한 연구결과는 앞으로의 공사가 진행될 다른 지역의 다면비탈면에 대한 안정성 평가에 매우 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단되며, 비탈면 보강의 경제적인 측면에서도 매우 유용할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
우리나라의 어떤 특성으로 인해, 산사태 원인규명 및 방재시스템 구축이 매우 중요한 분야가 되었는가?
, 2011). 우리나라의 경우 국토의 70%가 산지로 되어 있는 지형적 특성과 여름철 집중호우로 대표되는 기후적 특성으로 인하여 이러한 산사태 원인규명 및 방재시스템 구축이 매우 중요한 분야로 부각되고 있다. 특히, 1990년도 이후 급격한 사회경제 발전과 교통의 확충 필요성에 의해 많은 도로와 철도가 건설되면서 불가피하게 발생한 깎기비탈면을 대상으로 한 안정성 관련 연구가 지속적으로 진행 중에 있다(송영석과 홍원표, 2007).
산사태의 특징은 무엇인가?
산사태는 우리 주변에서 빈번하게 발생하고 지속적으로 인명 및 구조물에 직접적인 피해를 입히는 대표적인 자연재해 중 하나이다. 가장 최근의 대표적인 국내 사례는 지난 2011년 여름철 폭우와 관련된 서울 우면산과 춘천펜션 산사태를 들 수 있으며, 사망과 실종을 비롯한 인명피해뿐만 아니라 이재민 발생, 도로 및 건물들의 파손 등 막대한 피해를 가져왔다.
다양한 규모 및 형태의 비탈면 파괴 사례를 중심으로 파괴를 일으키는 주요 인자에 대한 많은 연구들이 수행된 배경은 무엇인가?
인공적으로 절개된 비탈면의 경우에는 자연비탈면보다 훨씬 다양한 내 ·외적 요인들에 의한 새로운 형태의 파괴가 발생할 수 있어, 이들의 파괴 원인에 대한 명확한 분석을 바탕으로 한 적절한 대비가 요구된다. 이에 따라 다양한 규모 및 형태의 비탈면 파괴 사례를 중심으로 파괴를 일으키는 주요 인자에 대한 많은 연구들이 수행되어 왔다(송영석과 홍원표, 2007, 김승현 외, 2011).
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