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석회암 분포지에서 터널시공에 따른 지표침하 원인 분석

Ground Subsidence Caused by the Development of Underground Karstic Networks in Limestone Terrain, Taebag City Korea

지질공학 = The journal of engineering geology, v.26 no.1, 2016년, pp.63 - 70  

이병주 (넥스지오 기술사업본부) ,  박성욱 (넥스지오 기술사업본부) ,  김대홍 (한국전력공사 전력연구원) ,  송영갑 (국립재난안전연구원)

초록
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연구지역은 고생대 지층인 석회암류과 석회암층 사이에 셰일층이 협재하고 이 석회암 상부에 사암 및 탄질셰일층이 분포 한다. 이 퇴적암들의 층리는 서북서 방향의 주향에 북동방향으로 경사지고 있으며 절리들은 경사각이 75도 이상이고 주향은 여러 방향으로 발달한다. 이 지역에는 층리방향과 거의 평행한 파쇄대들은 대규모로 발달하며 이들 파쇄대는 지하 깊이까지 연장되고 있다. 급격한 지하수위의 변화는 5월에 일차 그리고 6월초와 6월 중순에 2차 약 1달 사이 총 3차례의 -4 m에서 시작하여 최대 -15 m까지 하강과 회복을 반복하였으며 이는 지표의 강수량과는 무관함이 확인되었다. 이에 따라 지표침하의 원인은 석회암 내 풍화대와 연결된 터널 심도까지 발달하는 파쇄대와 석회암과 셰일, 석회암과 사암 및 탄질셰일과의 경계부에 발달하는 파쇄대들에서 터널 시공 시 하루에 1000톤 이상의 지하수가 용출되며 지하수위의 급격한 강하와 이에 따라 지하수의 급격한 하강 시 지반에 흡입력을 증가하면서 지표에 침하가 일어난 것으로 해석된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The aim of this study is the safety and an accident prevention in limestone terrain by the underground tunneling. The geology of the study area consists of a Paleozoic sedimentary sequence dominated by limestone, sandstone, shale, and carbonaceous shale. The sequence gently dips to the northeast but...

주제어

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문제 정의

  • 본 논문은 이 당시 지표침하가 발생한 석회암이 분포하는 지역을 대상으로 정밀지표지질조사와 시추조사 및 그 지역에서 장기간 수집한 지표 침하계의 자료와 지하수 수위의 변화자료 등의 자료를 분석하여 원인을 밝혀 앞으로 이와 유사한 석회암지대에서의 터널 시공 시보다 안전하고 지반재해를 사전에 방지하기 위한 것이 목적이다.
  • 지표침하가 발생한 지역을 포함한 그 주위에서는 침하의 진행 상태를 관찰하기 위해 지표 침하계, 균열측정계, 건물경사계 및 지중침하계와 같은 계측기를 설치하여 감시하였고, 지하수위는 이미 꾸준히 모니터링 되어 왔다. 이들 관측 자료 중에서 지하수위의 변화가 지표침하의 원인을 밝히는 중요 단서가 되므로 이를 중심으로 검토하기로 한다.
  • 지하수위의 변화는 2007년 5월 9일에서 5월 18일, 5월 31일부터 6월 10일 그리고 6월 14일에서 6월 22일 사이에 3회에 걸쳐 -4m에서 시작하여 최대-15m까지 하강하였다. 이러한 갑작스러운 하강과 이 지역에 내린 강수량과의 관련성이 있는지를 알아보았다. 이를 위해 1년여에 걸친 연구지역에 내린 강수량과 지하수위 변동과의 관계를 고찰하면 지하수위의 급작스런 감소가 있었던 시기인 2007년 4월과 5월 사이에 강수량이 적기는 하나 그 후 8월까지는 꾸준히 증가 추세이고 10월부터 강수량이 급격히 줄어 다음해 4월까지 이어진다.
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참고문헌 (9)

  1. Beck, B. F. and Stephenson, J. B., 1997, The Engineering Geology and Hydrogeology of Karst Terraines, Conference proceedings, Balkema, Rotterdam, 516p. 

  2. Beck, B. F. and Pearson, F. M., 1995, Karst geohazards. Engineering and Environmental problems in KarstTerrane, Conference proceedings, Balkema, Rotterdam, 582p. 

  3. Beck, B. F., 1989, Engineering and Envirommental impacts of Sinkholes and Karst, Conference proceedings, Balkema, Rotterdam, 384p. 

  4. Deere, D. U., Dunn, J. R., Fickies, R. H., and Proctor, R. J., 1977, Geologic Logging and Sampling of Rock Core for Engineering Purposes (Tentative). American Institute of Professional Geologists, 43p. 

  5. ISRM, 1978, International Society for Rock Mechanics Commission on Standardization of Laboratory and Field Tests. Int. J. of Rock Mech., Mining Sci. & Geomech. Abstracts, 15, 319-368. 

  6. Lee, B. J., Kim, Y. B., Kee, W. S., Lee, C. W., Hwang, S. H., Chae, B. G., Cho, Y. C., Song, Y. S., Kim, K. S., Lee, C. H., and Park, K. K., 2008, The analysis of sinkhole at railway construction area between Dongbeagsan and Togae: Final Report of KIGAM, 159p. (in Korean). 

  7. Lee, Y. S., Kwon, Y. W., and Bae, G. J., 2004, A Study on the Environmental Effect due to Tunnel Excavation, The journal of Korean Geo-Environmental Society (KGES), 5(4), 81-91 (in Korean with English abstract). 

  8. Song, K. I., Cho, G. C., and Chang, S. B., 2012, Identification. remediation, and analysis of karst sinkholes in the longest railroad tunnel in South Korea, Engineering Geology, 135-136, 92-105. 

  9. Tihansky, A. B., 1999, Sinkholes, west-central Florida-A link between surface water and ground water : Galloway, Devin, Jones, D. R., and Inebriates, S. E., 1999, Land Subsidence in the United States: U. S. Geological Survey, Circular 1182, 121-141. 

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