기존의 강우에 의한 사면붕괴 기준들은 지형학적 특성, 임상특성, 불포화 지반 조건 등을 반영하지 않아 사면 파괴 예측 지표로 활용하기에는 많은 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 강우패턴, 지형학적 특성(경사, 토심), 공학적 특성(불포화 지반 특성), 임상특성(식생 뿌리에 의한 영향, 수목하중) 등을 반영할 수 있는 불포화 사면 안정성 해석 방법을 제안하였다. 뿌리보강과 수목하중을 고려하지 않는 사면의 안전율 평가는 안전율을 과다 평가하는 것으로 나타났다. 제안된 안정성 해석 방법에 의하여 강우에 의한 불포화사면의 안전율에 대한 데이터베이스를 구축하고, 이를 GIS와 연계하여 울주군 산사태위험 지정지역에 적용하여 강우에 대한 사면 위험성을 정량적으로 분석하였다. 산사태위험지역은 강우에 의한 사면의 안전율이 낮거나, 대부분 안전율 감소가 급격하게 발생한 지점의 하류에 위치하고 있음을 알 수 있다.
기존의 강우에 의한 사면붕괴 기준들은 지형학적 특성, 임상특성, 불포화 지반 조건 등을 반영하지 않아 사면 파괴 예측 지표로 활용하기에는 많은 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 강우패턴, 지형학적 특성(경사, 토심), 공학적 특성(불포화 지반 특성), 임상특성(식생 뿌리에 의한 영향, 수목하중) 등을 반영할 수 있는 불포화 사면 안정성 해석 방법을 제안하였다. 뿌리보강과 수목하중을 고려하지 않는 사면의 안전율 평가는 안전율을 과다 평가하는 것으로 나타났다. 제안된 안정성 해석 방법에 의하여 강우에 의한 불포화사면의 안전율에 대한 데이터베이스를 구축하고, 이를 GIS와 연계하여 울주군 산사태위험 지정지역에 적용하여 강우에 대한 사면 위험성을 정량적으로 분석하였다. 산사태위험지역은 강우에 의한 사면의 안전율이 낮거나, 대부분 안전율 감소가 급격하게 발생한 지점의 하류에 위치하고 있음을 알 수 있다.
Conventional warning criteria for landslides due to rainfall in broad regions have limitations, because they did not have proper reflection of topography, forest physiognomy, and unsaturated soil properties, et al. This study suggested a new stability model for unsaturated slope analyses during rain...
Conventional warning criteria for landslides due to rainfall in broad regions have limitations, because they did not have proper reflection of topography, forest physiognomy, and unsaturated soil properties, et al. This study suggested a new stability model for unsaturated slope analyses during rainfall, considering rainfall pattern, geomorphological characteristics (slope angle, soil depth), engineering properties of unsaturated soils, and tree surcharge and root reinforcement. Stability analysis not considering root reinforcement and tree surcharge tends to over-predict a factor of safety in unsaturated slopes. Developed slope stability model was used to build database on the factor of safety in unsaturated slopes during rainfall, and it was integrated with GIS to do quantitative risk analysis in landslide risk areas specified in Ulju. Landslide risk areas were located at downstream of the point with sudden drop in safety factor, as well as at regions with low safety factor during rainfall.
Conventional warning criteria for landslides due to rainfall in broad regions have limitations, because they did not have proper reflection of topography, forest physiognomy, and unsaturated soil properties, et al. This study suggested a new stability model for unsaturated slope analyses during rainfall, considering rainfall pattern, geomorphological characteristics (slope angle, soil depth), engineering properties of unsaturated soils, and tree surcharge and root reinforcement. Stability analysis not considering root reinforcement and tree surcharge tends to over-predict a factor of safety in unsaturated slopes. Developed slope stability model was used to build database on the factor of safety in unsaturated slopes during rainfall, and it was integrated with GIS to do quantitative risk analysis in landslide risk areas specified in Ulju. Landslide risk areas were located at downstream of the point with sudden drop in safety factor, as well as at regions with low safety factor during rainfall.
최근 집중호우로 의한 사면파괴에 의하여 재산 및 인명피해가 급증하고 있으며, 이를 미연에 방지하고 피해를 최소화하기 위한 사면 파괴발생 가능성에 관한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 사면 붕괴에 가장 큰 영향을 미치는 강우패턴, 지형학적 특성(경사, 토심), 공학적 특성(불포화 지반 특성), 임상특성(식생 뿌리에 의한 영향, 수목하중) 등을 반영할 수 있는 방법을 제안하였다. 개발 모듈을 이용하여 강우에 의한 불포화사면의 안전율에 대한 데이터베이스를 구축하고, 이를 GIS와 연계하여 울주군에서 다수의 산사태위험 지정지역이 위치한 연구대상 지역에 대하여 강우침투에 의한 안정성 해석을 수행하였다.
가설 설정
깊이에 따른 간극수압 분포는 지반의 투수 특성과 강우 특성에 의해 결정된다. Fig. 2는 풍화토에서 발생 가능한 간극수압 분포를 도시하고 있으며, 본 연구에서는 침윤선까지는 포화되고 그 하부는 원지반의 불포화 상태에 있는 것으로 가정하였다(“b” in Fig.2).
Mein and Larson의 침투 모델은 침투초기에는 강우가 모두 침투할 수 있으나, 침투능과 강우강도가 같아지면 ponding이 발생한다고 가정한다. 이 모델은 초기 강우강도가 지반의 침투능보다 작은 경우에만 적합하며 ponding 발생까지의 누적침투량, Fp은 다음과 같이 계산한다.
제안 방법
본 연구에서는 ArcGIS를 활용하여 사면 안정성에 큰 영향을 미치는 사면의 경사, 토층의 심도, 수목하중, 식생 뿌리의 영향 등에 대한 주제도로 구축하였다. 그리고 울주군 산사태위험 지정 지역의 지형학적 특성 및 지반 공학적 특성을 고려하여 강우패턴에 따른 불포화 사면의 정량적 안정성을 평가하였다.
본 연구에서는 ArcGIS를 활용하여 사면 안정성에 큰 영향을 미치는 사면의 경사, 토층의 심도, 수목하중, 식생 뿌리의 영향 등에 대한 주제도로 구축하였다. 그리고 울주군 산사태위험 지정 지역의 지형학적 특성 및 지반 공학적 특성을 고려하여 강우패턴에 따른 불포화 사면의 정량적 안정성을 평가하였다.
대상 데이터
본 연구에서는 울산광역시 울주군 웅촌면 은현리와 고연리 인근 지역을 연구 대상지역으로 선정하였다. 대상지역은 울산광역시 울주군 산사태 취약지역 지정심의 결과 산사태 취약지역들이(Fig.
산사태는 지형적 특성 외에도 임상에 의해서도 영향을 받는 것으로 보고되고 있다. 연구 대상지역의 수목의 종류, 수목의 경급, 수목의 영급 분류도를 작성하기 위하여 산림청에서 발행한 산림입지 토양도(1/5000)를 사용하였다. 소나무와 기타 활엽수가 많은 부분을 차지하고, 수목의 직경은 18～30cm 내외이며, 대부분 30년생 이상인 것으로 나타났다.
데이터처리
3에 정리하였다. 수치해석에 사용한 평균 함수 특성곡선은 각 SWCC 실험결과를 보간법으로 계산하고, 전체 실험결과들에 대한 평균값을 계산하였다.
이론/모형
본 연구에서는 Mehnatkesh(2013)이 이란의 Koohrang 지역에 대하여 직접 측정한 토심에 대하여 비교 분석한 토심예측모델을 사용하였다. 이 모델은 토심의 깊이를 예측하기 위하여 사면경사(Slope), 습윤지수(Wetness Index, WI), 집수면적(Catchment Area, CA), STI(Sediment Transport Index)를 포함하는 모델로서, 정밀토양도를 기반으로하는 유효토심도에 비하여 보다 현실적인 모델인 것으로 판단된다.
불포화지반을 통한 침투율을 산정하기 위하여 많은 연구가 진행되어 왔으며 이 방법들은 크게 습윤대방법과 Green-Ampt(1911) 모델식에 근거한 모델들로 크게 나눌 수 있다. 본 연구에서는 강우 발생시 지반의 ponding 발생의 전후의 침투를 고려 할 수 있는 Mein and Larson(1973)을 사용하여 불포화 지반의 침투에 대하여 고려하였다.
성능/효과
(4) 연구 대상지에 대한 해석결과는 총 강우량이 적은 경우 안전율의 변화가 미비하게 나타나지만, 특정 강우량 이상에서는 대상지역의 안전율이 전체적으로 감소하며, 특히 대상지역 하부에서 사면 파괴가능성이 커짐을 알 수 있었다.
(5) 울산광역시에서 지정한 산사태위험지역은 강우에 의한 사면의 안전율이 낮거나, 대부분 안전율 감소가 급격하게 발생한 지점의 하류에 위치하고 있음을 알 수 있다.
후속연구
다만, 본 연구에서 사용된 토심 예측 모델이 비교적 경사가 낮은 지역에서 개발된 모델로서, 정확한 사면파괴의 예측을 위하여 정확한 토심의 측정 및 예측모델의 개발이 필요할 것으로 보인다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
우리나라의 기후의 특징은 ?
우리나라의 기후는 대부분 지역의 연평균 강우량이 1,000mm이상의 습윤지역이다. 특히 우리나라는 강우량이 대부분 6～9월에 집중되며, 이러한 강우의 특성으로 산사태나 하천범람으로 산지나 계류등에 피해를 유발시킨다. 건기시 불포화토는 부(-)의 간극수압이 작용 하여 유효응력 증가에 의한 높은 전단강도를 발현한다.
우리나라는 강우량 특징은 ?
우리나라의 기후는 대부분 지역의 연평균 강우량이 1,000mm이상의 습윤지역이다. 특히 우리나라는 강우량이 대부분 6～9월에 집중되며, 이러한 강우의 특성으로 산사태나 하천범람으로 산지나 계류등에 피해를 유발시킨다. 건기시 불포화토는 부(-)의 간극수압이 작용 하여 유효응력 증가에 의한 높은 전단강도를 발현한다.
연구대상 지역에 대하여 강우침투에 의한 안정성 해석을 수행한 결과 반드시 결과되어야할 항목은?
(3) 뿌리보강과 수목하중을 미고려시 사면의 안전율을 과다 평가하므로, 반드시 고려해야 할 것으로 판단 된다.
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