본 연구에서는 강원도 삼척시에 위치한 도계 석탄폐석 적치장 사면과 적치장 하부의 자연사면에서의 변형을 조사하고, 이를 분석하였다. 석탄폐석 적치장 사면과 하부 자연사면의 거동을 조사하기 위하여 폐석적치장 상부에 신축변위계와 강우계를 설치하고, 폐석적치장 하부 자연사면에 지중경사계를 설치하였다. 신축변위계를 이용하여 폐석적치장 상부의 변위를 측정한 결과 누적강우량이 증가함에 따라 석탄폐석 적치장 사면 정상부에서 변위는 증가하는 것으로 나타났다. 한편, 지중경사계를 이용하여 폐석적치장 하부 자연사면의 변위를 측정한 결과 누적강우량이 증가함에 따라 적치장 하부 자연사면의 최대수평변위는 증가하는 것으로 나타났다. 그러나 폐석적치장 하부 자연사면에서 지하수위는 강우에 따른 변화가 없는 것으로 측정되었다. 계측결과에 따르면, 석탄폐석 적치장의 변형은 강우와 밀접한 관계가 있음을 확일 할 수 있다. 석탄폐석 적치장 사면은 강우침투로 인하여 단위중량이 증가하게 되고, 이는 석탄폐석 적치장 사면의 변형을 유발하였다. 그리고 적치장 하부 자연사면의 변형은 강우침투로 인한 석탄폐석 적치장의 하중증가에 의해 발생된 것으로 판단된다.
본 연구에서는 강원도 삼척시에 위치한 도계 석탄폐석 적치장 사면과 적치장 하부의 자연사면에서의 변형을 조사하고, 이를 분석하였다. 석탄폐석 적치장 사면과 하부 자연사면의 거동을 조사하기 위하여 폐석적치장 상부에 신축변위계와 강우계를 설치하고, 폐석적치장 하부 자연사면에 지중경사계를 설치하였다. 신축변위계를 이용하여 폐석적치장 상부의 변위를 측정한 결과 누적강우량이 증가함에 따라 석탄폐석 적치장 사면 정상부에서 변위는 증가하는 것으로 나타났다. 한편, 지중경사계를 이용하여 폐석적치장 하부 자연사면의 변위를 측정한 결과 누적강우량이 증가함에 따라 적치장 하부 자연사면의 최대수평변위는 증가하는 것으로 나타났다. 그러나 폐석적치장 하부 자연사면에서 지하수위는 강우에 따른 변화가 없는 것으로 측정되었다. 계측결과에 따르면, 석탄폐석 적치장의 변형은 강우와 밀접한 관계가 있음을 확일 할 수 있다. 석탄폐석 적치장 사면은 강우침투로 인하여 단위중량이 증가하게 되고, 이는 석탄폐석 적치장 사면의 변형을 유발하였다. 그리고 적치장 하부 자연사면의 변형은 강우침투로 인한 석탄폐석 적치장의 하중증가에 의해 발생된 것으로 판단된다.
Deformation of a slope at a coal waste depot and the natural slope under the depot was surveyed and investigated at Dogye village in Samcheock city, Gangwon Province. To investigate the behaviors of the slopes, wire sensors and a rain gauge were installed on the crest of the waste depot slope and in...
Deformation of a slope at a coal waste depot and the natural slope under the depot was surveyed and investigated at Dogye village in Samcheock city, Gangwon Province. To investigate the behaviors of the slopes, wire sensors and a rain gauge were installed on the crest of the waste depot slope and inclinometers were installed in the natural slope. The results of deformation monitoring at the crest of the waste depot slope using wire sensors revealed increased deformation with increasing cumulative rainfall. The results of monitoring horizontal deformation of the natural slope revealed that maximum horizontal deformation was also affected by cumulative precipitation. However, the groundwater level at the natural slope showed no change with rainfall. These measurements confirm that deformation at coal mine waste depots is closely related to precipitation, indicating that self-loading at such depots increases with rainfall infiltration, thus causing deformation of the waste depot slope. In addition, increasing the self-load of the coal mine waste depot may cause deformation of the underlying natural slope.
Deformation of a slope at a coal waste depot and the natural slope under the depot was surveyed and investigated at Dogye village in Samcheock city, Gangwon Province. To investigate the behaviors of the slopes, wire sensors and a rain gauge were installed on the crest of the waste depot slope and inclinometers were installed in the natural slope. The results of deformation monitoring at the crest of the waste depot slope using wire sensors revealed increased deformation with increasing cumulative rainfall. The results of monitoring horizontal deformation of the natural slope revealed that maximum horizontal deformation was also affected by cumulative precipitation. However, the groundwater level at the natural slope showed no change with rainfall. These measurements confirm that deformation at coal mine waste depots is closely related to precipitation, indicating that self-loading at such depots increases with rainfall infiltration, thus causing deformation of the waste depot slope. In addition, increasing the self-load of the coal mine waste depot may cause deformation of the underlying natural slope.
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문제 정의
본 연구에서는 강원도 삼척시 도계읍에 위치한 도계 석탄폐석 적치장 사면 및 적치장 하부사면에서의 변형을 조사하고, 이에 대한 원인을 분석하고자 한다. 먼저 석탄폐석 적치장 사면 및 주변지반의 거동을 조사하기 위하여 폐석적치장 상부에 신축변위계를 설치하고, 폐석 적치장 하부지반에 지중경사계를 설치하였다.
본 연구에서는 강원도 삼척시에 위치한 도계 석탄폐석 적치장 사면 및 하부 자연사면에서의 변형을 조사하고, 이를 분석하였다. 석탄폐석 적치장 사면 및 하부 자연사면의 거동을 조사하기 위하여 폐석적치장 상부에 신축변위계와 강우계를 설치하고, 폐석적치장 하부지반에 지중경사계를 설치하였다.
먼저 석탄폐석 적치장 사면 및 주변지반의 거동을 조사하기 위하여 폐석적치장 상부에 신축변위계를 설치하고, 폐석 적치장 하부지반에 지중경사계를 설치하였다. 이들 계측 결과를 토대로 강우와 폐석 적치장 사면 및 하부 자연사면 변형과의 상관관계를 분석하고자 한다.
제안 방법
대상지역에 위치하고 있는 석탄폐석 적치장 사면의 거동을 측정하기 위하여 석탄폐석 적치장 정상부에 인접하여 2개의 신축변위계를 설치하였다. Fig.
대상지역에 위치하고 있는 석탄폐석 적치장 하부지반에서의 변형을 측정하기 위하여 4개의 지중경사계를 석탄폐석 적치장 하부 인접지반에 설치하였다. Fig.
본 연구에서는 강원도 삼척시 도계읍에 위치한 도계 석탄폐석 적치장 사면 및 적치장 하부사면에서의 변형을 조사하고, 이에 대한 원인을 분석하고자 한다. 먼저 석탄폐석 적치장 사면 및 주변지반의 거동을 조사하기 위하여 폐석적치장 상부에 신축변위계를 설치하고, 폐석 적치장 하부지반에 지중경사계를 설치하였다. 이들 계측 결과를 토대로 강우와 폐석 적치장 사면 및 하부 자연사면 변형과의 상관관계를 분석하고자 한다.
본 연구에서는 석탄폐석 적치장 및 주변지반의 거동을 파악하기 위하여 각종 계측기(지중경사계, 신축변위계, 지하수위계, 강우계)를 설치하였으며, 주기적으로 석탄폐석 적치장 및 주변지반의 거동을 측정하였다. 석탄폐석 적치장 사면의 변형을 측정하기 위하여 신축변위계를 석탄폐석 적치장 정상부에 설치하였으며, 대상지역의 강우량을 직접 측정하기 위하여 강우계를 설치하였다.
본 연구에서는 강원도 삼척시에 위치한 도계 석탄폐석 적치장 사면 및 하부 자연사면에서의 변형을 조사하고, 이를 분석하였다. 석탄폐석 적치장 사면 및 하부 자연사면의 거동을 조사하기 위하여 폐석적치장 상부에 신축변위계와 강우계를 설치하고, 폐석적치장 하부지반에 지중경사계를 설치하였다. 이를 토대로 강우와 석탄폐석 적치장 사면 및 하부 자연사면의 변형과의 상관관계를 분석하였다.
석탄폐석 적치장 사면에 대한 강우량과 사면 정상부에서의 변형을 측정하기 위하여 1개의 강우계와 2개의 신축변위계를 설치하였다. Fig.
본 연구에서는 석탄폐석 적치장 및 주변지반의 거동을 파악하기 위하여 각종 계측기(지중경사계, 신축변위계, 지하수위계, 강우계)를 설치하였으며, 주기적으로 석탄폐석 적치장 및 주변지반의 거동을 측정하였다. 석탄폐석 적치장 사면의 변형을 측정하기 위하여 신축변위계를 석탄폐석 적치장 정상부에 설치하였으며, 대상지역의 강우량을 직접 측정하기 위하여 강우계를 설치하였다. 석탄폐석 적치장 하부지반에서의 변형을 측정하기 위하여 지중경사계를 석탄폐석 적치장 하부 인접지반에 설치하였으며, 대상지역의 지하수위를 측정하기 위하여 지하수위계를 설치하였다.
석탄폐석 적치장 하부 주변지반의 거동을 측정하기 위하여 4개의 지중경사계를 설치하였다. 지중경사계는 적치상 사면의 끝단(toe)부분에 3개를 설치하였으며, 그 아래 자연사면에 1개를 설치하였다.
석탄폐석 적치장 사면의 변형을 측정하기 위하여 신축변위계를 석탄폐석 적치장 정상부에 설치하였으며, 대상지역의 강우량을 직접 측정하기 위하여 강우계를 설치하였다. 석탄폐석 적치장 하부지반에서의 변형을 측정하기 위하여 지중경사계를 석탄폐석 적치장 하부 인접지반에 설치하였으며, 대상지역의 지하수위를 측정하기 위하여 지하수위계를 설치하였다. Fig.
석탄폐석 적치장 사면 및 하부 자연사면의 거동을 조사하기 위하여 폐석적치장 상부에 신축변위계와 강우계를 설치하고, 폐석적치장 하부지반에 지중경사계를 설치하였다. 이를 토대로 강우와 석탄폐석 적치장 사면 및 하부 자연사면의 변형과의 상관관계를 분석하였다. 이들 결과를 정리하면 다음과 같다.
인공위성사진에서 AA’구간의 단면도는 시추조사결과와 지형분석결과를 토대로 작성되었다.
그리고 기준점과 측정점을 와이어(wire)로 연결하며, 와이어(wire)의 신축변위를 측정한다. 자동측정시스템을 갖춘 강우계와 신축변위계를 이용하여 실시간으로 강우량과 석탄폐석 적치장 사면의 변형의 측정이 가능하였다.
본 연구에서는 국내 Geonet Company의 MPI-SA를 사용하였다. 지중경사계는 지중에 소요깊이까지 경사계관(access tube)을 설치하고 프로브를 경사계관 속에 밀어 넣어 일정 간격으로 경사계관의 경사를 측정하여 중심축에 따른 수평변위량을 산정하였다.
지하수위계는 BH-5위치에 설치되었으며, 미국 Geokon Inc의 Model 4590을 사용하였다. 지하수위계는 지반내 천공후 다공질 유공관을 관입하고 일정시간을 경과시킨 후 관내 지하수위가 형성되면 측정 프로브를 설치하여 지하수위 변화량을 측정하였다.
한편, 석탄폐석 적치장 하부 지반에서의 지하수위를 측정하기 위하여 1개의 지하수위계를 설치하였다. 지하수위계는 BH-5위치에 설치되었으며, 미국 Geokon Inc의 Model 4590을 사용하였다.
대상 데이터
1. 대상지역의 지질은 흑색 및 담회색 사암 및 셰일이 주로 분포하고 있으며, 지층은 상부로부터 매립층, 풍화토층, 풍화암층 및 연암층으로 구성되어 있다. 석탄폐석 적치장 사면 정상부에서는 수 조(set)의 인장균열이 발생되고 있으며, 이들 인장균열은 남북으로 길게 연결되어 100 m 이상의 길이를 가지며, 평균 1-1.
6은 본 현장에 적용된 현장계측 평면도를 나타낸 것이다. 그림에서 보는 바와 같이 석탄폐석 적치장 정상부에 강우계 및 신축변위계 2개(J-1, J-2)를 설치하였으며, 석탄폐적 적치장 하부 인접지반에 지중경사계 4개소(I-1, I-2, I-3, I-4)와 지하수위계 1개소를 설치하였다.
3은 대상지역 주변의 지질도를 나타낸 것이다. 대상지역 위치한 지역의 지표지질은 함백산층에 해당하며 본 층은 층후가 150~250 m 내외이며, 유백색의 조립~극조립 사암과 역질 사암이 우세하고 암회색 사암 및 셰일이 협재한다. 함백산층은 전반적으로 역질사암 혹은 극조립사암을 시작으로 상향 세립화하는 사암체 조합층이며, 기저는 역질 석영질 사암으로서 장성층과는 점이적 관계로 나타난다.
대상지역은 강원도 삼척시 도계읍 흥전리 일대이며, 지리좌표로는 북위 37°13', 동경 129°02' 부근에 해당한다.
대상지역의 지층을 파악하기 위하여 석탄폐석 적치장 하부의 자연사면을 대상으로 시추조사를 실시하였다. 대상지역의 지층은 상부로부터 매립층, 풍화토층, 풍화암층 및 연암층으로 구성되어 있는 것으로 나타났다. 매립토층은 1~4 m 범위의 두께를 가지며, 자연사면의 하부로 내려갈수록 두꺼워지는 경향을 보인다.
대상지역의 지층을 파악하기 위하여 석탄폐석 적치장 하부의 자연사면을 대상으로 시추조사를 실시하였다. 대상지역의 지층은 상부로부터 매립층, 풍화토층, 풍화암층 및 연암층으로 구성되어 있는 것으로 나타났다.
강우계는 미국 Campbell Scientific Inc.의 TE525로, 버켓 타입(tipping bucket type)을 사용하였다. 이 장치는 0.
약 6개월의 측정기간(2009년 8월 13일~2010년 2월 5일)동안 일일 강우량이 10 mm 이상인 경우는 7회, 20 mm 이상인 경우는 1회, 30 mm 이상인 경우는 2회, 40 mm 이상인 경우는 1회가 발생되었다. 이들 강우형태를 살펴보면 대상지역은 20 mm이상의 강우가 발생되기 전후일에 10 mm 이상의 강우가 함께 동반하는 단기간의 집중호우임을 알 수 있다. 그림에서 보는 바와 같이 측정기간 동안에는 30 mm 이상의 집중호우가 두차례 발생되었으며, 이는 사면지반에 대한 큰 변형을 초래한 것으로 판단된다.
한편, 석탄폐석 적치장 하부 지반에서의 지하수위를 측정하기 위하여 1개의 지하수위계를 설치하였다. 지하수위계는 BH-5위치에 설치되었으며, 미국 Geokon Inc의 Model 4590을 사용하였다. 지하수위계는 지반내 천공후 다공질 유공관을 관입하고 일정시간을 경과시킨 후 관내 지하수위가 형성되면 측정 프로브를 설치하여 지하수위 변화량을 측정하였다.
이론/모형
지중경사계는 적치상 사면의 끝단(toe)부분에 3개를 설치하였으며, 그 아래 자연사면에 1개를 설치하였다. 본 연구에서는 국내 Geonet Company의 MPI-SA를 사용하였다. 지중경사계는 지중에 소요깊이까지 경사계관(access tube)을 설치하고 프로브를 경사계관 속에 밀어 넣어 일정 간격으로 경사계관의 경사를 측정하여 중심축에 따른 수평변위량을 산정하였다.
성능/효과
2. 누적강우량이 증가함에 따라 석탄폐석 적치장 사면 정상부의 변형은 증가함을 알 수 있다. 석탄폐석 적치장 사면은 강우침투로 인하여 단위중량이 증가하게 되고, 이는 석탄폐석 적치장 사면의 변형을 유발한 것으로 판단된다.
3. 석탄폐석 적치장 사면의 변형은 강우발생이후 일정 기간동안 지속적으로 증가하는 양상을 보인다. 그리고 누적강우량이 많은 9월부터 11월까지는 적치장 사면의 변형은 지속적으로 증가하는 양상을 보였으나, 누적강우량이 적은 12월부터 2월사이에는 수렴하는 경향을 보였다.
4. 누적강우량이 증가함에 따라 폐석 적치장 하부 자연사면의 변위는 증가하는 것으로 나타났으나 지하수위의 변화는 없는 것으로 나타났다. 따라서 폐석 적치장 하부 자연사면의 변형은 강우침투로 인한 석탄폐석 적치장의 자중 증가에 의한 것으로 판단된다.
석탄폐석 적치장 사면의 변형은 강우발생이후 일정 기간동안 지속적으로 증가하는 양상을 보인다. 그리고 누적강우량이 많은 9월부터 11월까지는 적치장 사면의 변형은 지속적으로 증가하는 양상을 보였으나, 누적강우량이 적은 12월부터 2월사이에는 수렴하는 경향을 보였다.
3 mm로 지표면으로부터 1 m 아래의 매립층에서 발생되었다. 그리고 지반의 변형형상은 켄틸레버보의 변형형상과 유사한 것으로 나타났으며, 매립층 및 풍화토층인 토사층에서 뿐만아니라 풍화암층 및 연암층인 암반층에서도 수평변위가 미소하게 발생되고 있음을 알 수 있다.
13은 누적강우량에 따른 석탄폐석 적치장 사면의 하부 주변지반에서의 지하수위 변화를 나타낸 것이다. 그림에서 보는 바와 같이 누적강우량이 증가하여도 지하수위는 일정하게 유지되거나 오히려 감소하는 것으로 나타났다. 이는 적치장 사면의 하부 지반에 지하수위는 깊이 존재하므로 강우량에 따라 변화하지 않는 것으로 판단된다.
2에서 보는 바와 같이 도계 석탄폐석 적치장 하부에는 주택단지, 도로, 철로 등 각종 사회기반시설이 위치하고 있음을 알 수 있다. 따라서 석탄폐석 적치장의 붕괴 발생시 많은 인명 및 재산피해가 발생될 가능성이 높은 것으로 나타났다.
특히 강우가 발생된 이후 강우의 지중침투에 의한 영향으로 인하여 적치장 사면 정상부의 변위는 일정기간동안 지속적으로 증가하다가 수렴하는 것으로 나타났다. 따라서 적치장 사면 정상부의 변위는 강우에 많은 영향을 받으며, 사면 정상부의 변위는 강우침투에 의한 영향으로 강우 발생 이후에도 일정기간동안 지속적으로 발생됨을 확인할 수 있다.
지중경사계를 이용하여 측정된 석탄폐석 적치장 사면의 하부 주변지반의 수평변위를 분석한 결과 사면의 활동면은 사면 끝단의 중앙부와 남측지반에서 형성되어 있는 것으로 판단되며, 활동면의 깊이는 지표면으로부터 약 11-14 m 위치에 존재함을 알 수 있다. 그리고 적치장 사면의 끝단에서 하부 자연사면으로 갈수록 활동면의 깊이가 깊어지는 경향을 보이고 있다.
그림에서 보는 바와 같이 누적강우량이 증가함에 따라 적치장 사면 정상부의 변위는 증가하는 것으로 나타났다. 특히 강우가 발생된 이후 강우의 지중침투에 의한 영향으로 인하여 적치장 사면 정상부의 변위는 일정기간동안 지속적으로 증가하다가 수렴하는 것으로 나타났다. 따라서 적치장 사면 정상부의 변위는 강우에 많은 영향을 받으며, 사면 정상부의 변위는 강우침투에 의한 영향으로 강우 발생 이후에도 일정기간동안 지속적으로 발생됨을 확인할 수 있다.
그림에서 보는 바와 같이 시간이 경과함에 따라 석탄폐석 적치장 사면의 변형은 점차적으로 증가하는 양상을 보이는 것으로 나타났다. 특히 석탄폐석 적치장 사면의 변형은 9월부터 11월까지는 지속적으로 증가하는 양상을 보였으나, 12월부터 2월사이에는 비교적 수렴하는 경향을 보이는 것으로 나타났다. 그리고 측정기간 동안 석탄폐석 적치장 사면의 J-1위치에서 약 700 mm, J-2위치에서 약 850 mm의 변형이 발생되었다.
매립토층은 1~4 m 범위의 두께를 가지며, 자연사면의 하부로 내려갈수록 두꺼워지는 경향을 보인다. 풍화토층은 5~25.4 m 범위의 두께를 가지며, 자연사면의 하부로 내려갈수록 얇아지는 것으로 나타났다. 즉 매립토 및 풍화토층을 포함한 토층의 두께는 석탄폐석 적치장 하부 자연사면에서 매우 두껍게 존재하며, 자연사면의 하부로 내려갈수록 얇아지는 것으로 나타났다(Cho et al.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
광산의 특징은 무엇인가?
휴폐광산이 유발하는 광해에는 폐갱도 방치에 의한 지반침하, 산성광산폐수의 유출, 광미 및 폐석의 적치에 의한 주변 환경오염 및 적치사면 붕괴 등을 들 수 있다(Dorbry and Alvarez, 1967; Banks et al., 1997; Blight, 2000) 광산들은 대부분 험준한 산골에 위치하고 정상부근의 노두에서부터 하부로 수평갱을 개설하면서 채굴하므로 채광 초기에는 소규모의 폐석적치장을 계곡을 따라 축대를 쌓고 설치하여 운영하지만, 사갱이나 수갱을 개착해서 채굴하면서 대규모의 폐석적치장을 설치하게 된다. 석탄광산의 폐쇄로 인하여 방치되는 폐석사면들은 미관상 좋지 않을 뿐만 아니라, 불안정한 사면의 경우에는 집중호우시 인명과 재산피해를 유발할 수 있으므로 이에 대한 철저한 보완대책이 필요하다(Blight et al.
폐석적치장에서 사면붕괴가 발생되기 쉬운 상황은 무엇인가?
폐석적치장에서 사면붕괴의 발생요인은 내적요인(잠재적 소인)과 외적요인(직접적 유인)의 두 가지로 크게 나눌 수 있으며 이들 두 요인이 함께 구비되었을 때 비로소 사면붕괴가 발생하게 된다. 즉, 내적으로 취약한 지형 및 지질구조를 가지고 있는 사면에 강우 및 절토 등의 외적요인이 가하여질 경우 사면붕괴가 발생되기 쉽다.
휴폐광산이 유발하는 광해에는 무엇이 있는가?
휴폐광산이 유발하는 광해에는 폐갱도 방치에 의한 지반침하, 산성광산폐수의 유출, 광미 및 폐석의 적치에 의한 주변 환경오염 및 적치사면 붕괴 등을 들 수 있다(Dorbry and Alvarez, 1967; Banks et al., 1997; Blight, 2000) 광산들은 대부분 험준한 산골에 위치하고 정상부근의 노두에서부터 하부로 수평갱을 개설하면서 채굴하므로 채광 초기에는 소규모의 폐석적치장을 계곡을 따라 축대를 쌓고 설치하여 운영하지만, 사갱이나 수갱을 개착해서 채굴하면서 대규모의 폐석적치장을 설치하게 된다.
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