본 연구는 1990년대부터 국내에서 처음으로 시작된 폐광산 지역 지반침하방지기술을 정리하고 향후 지반침하방지기술의 발전방향을 모색해보고자 하였다. 먼저 지반침하의 개념을 정리하고, 지반침하 조사기술, 안정성 평가기술, 보강기술, 계측기술 등 각각의 적용기술을 설명하였다. 현재의 어려운 사업상황을 극복하고 지반침하방지 기술을 발전시켜 나가기 위하여서는 먼저 현재까지 개발된 기술을 통합정리 하고, 공공기관과 민간전문 사업자가 상호 긴밀히 협력하여야 한다. 그동안 다양한 시행착오를 거쳐 발전된 기술을 터널굴착, 토목기반시설물 건설, 지하 환경영향 평가 등과 같은 관련 산업분야에 적용하여 사업영역을 확장해 나가는 것이 필요하다. 또한 좁은 국내시장을 벗어나 그동안 축적된 기술로 해외시장을 개척하여 나아가야 할 것이다.
본 연구는 1990년대부터 국내에서 처음으로 시작된 폐광산 지역 지반침하방지기술을 정리하고 향후 지반침하방지기술의 발전방향을 모색해보고자 하였다. 먼저 지반침하의 개념을 정리하고, 지반침하 조사기술, 안정성 평가기술, 보강기술, 계측기술 등 각각의 적용기술을 설명하였다. 현재의 어려운 사업상황을 극복하고 지반침하방지 기술을 발전시켜 나가기 위하여서는 먼저 현재까지 개발된 기술을 통합정리 하고, 공공기관과 민간전문 사업자가 상호 긴밀히 협력하여야 한다. 그동안 다양한 시행착오를 거쳐 발전된 기술을 터널굴착, 토목기반시설물 건설, 지하 환경영향 평가 등과 같은 관련 산업분야에 적용하여 사업영역을 확장해 나가는 것이 필요하다. 또한 좁은 국내시장을 벗어나 그동안 축적된 기술로 해외시장을 개척하여 나아가야 할 것이다.
This study was carried out to predict the future technology on the prevention and reclamation of mining induced subsidences in Korea. We summarized the technical improvement of ground surveys and investigation, ground stability assessment, ground reinforcement, ground monitoring system and so on. It...
This study was carried out to predict the future technology on the prevention and reclamation of mining induced subsidences in Korea. We summarized the technical improvement of ground surveys and investigation, ground stability assessment, ground reinforcement, ground monitoring system and so on. It is essential to improve the technology that we try to collect and review all the data that is implemented on the site of mined area in Korea and collaborate all the members of public and private business sectors. We, also, try to expand our business area to related industry such as tunnelling, civil infrastructure, underground environmental assessment etc, and continue to develop oversea's market.
This study was carried out to predict the future technology on the prevention and reclamation of mining induced subsidences in Korea. We summarized the technical improvement of ground surveys and investigation, ground stability assessment, ground reinforcement, ground monitoring system and so on. It is essential to improve the technology that we try to collect and review all the data that is implemented on the site of mined area in Korea and collaborate all the members of public and private business sectors. We, also, try to expand our business area to related industry such as tunnelling, civil infrastructure, underground environmental assessment etc, and continue to develop oversea's market.
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문제 정의
지반침하방지사업이 진행됨에 따라 지반침하방지기술도 관련분야별로 발전하게 되었다. 본고에서는 그동안 국내 현장에서 적용되어온 지반침하방지 관련기술들을 정리하고, 향후 지반침하방지기술의 발전 방향을 고찰해봄으로서 학계와 기관 그리고 관련업계에 종사하는 전문기술자들이 현재의 위기상황을 극복하는데 도움이 되길 바란다. 지반침하방지기술에는 조사기술, 안정성평가기술, 보강기술, 계측기술 등이 있다.
제안 방법
조사결과를 항목별로 입력하여 그동안의 학습효과를 통해 침하를 예측하는 인공신경망을 이용한 기술, 상부지반의 역학적 특성과 채굴적 형상을 분석하여 침하가능성을 예측하는 기술, 채굴적의 형상(높이, 폭, 깊이)을 이용하는 방법, 채굴적의 경사방향과 상부지반의 불연속면의 방향을 분석하는 기술 등이 개발되었다. 또한 채굴적 형상을 스케일 모델링하여 침하현상을 파악하는 기술도 개발 되었다. 최근에는 GIS(Geographic information system)와 퍼지모델(Fuzzy model)을 이용한 지반침하예측 기술도 개발되고 있다.
광역조사는 자료의 수집 및 분석, 지표지질조사, 채굴현황조사, 복합도면 작성 등으로 이루어진다. 우선 기존자료를 수집하고 광구도, 갱내도, 지형도, 지질도 그리고 항공사진 등의 자료를 분석한다. 지표지질조사를 통하여 현장 지질조건과 불연속면을 조사하고, 현장조사를 수행하여 갱도위치, 채굴적, 폐석장, 침하흔적 등을 조사하여 현장여건이 반영된 지질복합도면을 완성한다.
이상에서 현재까지 국내에 적용된 지반침하방지기술 현황을 정리하고, 메이저광산업체들의 혁신사항을 참고하여 지반침하방지기술 발전방향에 대하여 간단히 살펴보았다. 향후 기술은 무엇보다도 현재 발전하고 있는 정보통신기술을 활용하는 것이 중요하다.
우선 기존자료를 수집하고 광구도, 갱내도, 지형도, 지질도 그리고 항공사진 등의 자료를 분석한다. 지표지질조사를 통하여 현장 지질조건과 불연속면을 조사하고, 현장조사를 수행하여 갱도위치, 채굴적, 폐석장, 침하흔적 등을 조사하여 현장여건이 반영된 지질복합도면을 완성한다. 최근에는 3차원 지질복합도면을 작성함으로서 복잡한 하부 갱도들을 정확히 해석해 낼 수 있게 되었다.
이론/모형
지반침하를 예측하고 침하량을 계산하는 정량적인 방법으로 컴퓨터 프로그램(FLAC, UDEC, UNWEDGE, PENTAGON 등)이 사용되었다. 그러나 우리나라는 채굴적 형상이 다양하고 지반조건이 복잡하여 정확한 해석을 하기가 곤란하다.
후속연구
최근에 이슈가 되고 있는 도심지역 지반함몰과 관련하여 지하안전에 관한 특별법이 제정되어 시행예정이다. 그동안 축적되어온 지반침하방지기술을 기반으로 지하안전 환경영향평가 사업 등에 적극적으로 진출하여 관련사업 분야확장을 위하여 노력하여야 할 것이다. 마지막으로 세계시장 진출이다.
지중에서 다점온도를 동시에 모니터링 함으로서 지반거동 예측이 가능하게 되었다. 앞으로 지반침하계측뿐만 아니라 댐 제체 누수관리, 해수유동모니터링, 농업용 하우스관리 등 광범위하게 사용될 것으로 기대된다.
8에서 보는 것과 같이 채굴적의 형상과 현장작업 여건, 경제성 등을 고려하여 적용되었으며, 충전재에 대한 연구와 보강재에 대한 연구가 현재까지도 계속되고 있다. 앞으로 충전재로서 광미 등을 활용하는 방법에 대한 연구가 필요한 것으로 생각된다.
향후 지반침하방지기술은 최근에 급속도로 발전하고 있는 정보통신기술을 접목하여 개별기술의 발전을 도모해야 할 것이다. 원격조정, 무인자동화, 자료의 집적 및 공동 활용 등은 향후 기술발전의 기본방향이 될 것이다.
미소진동 모니터링은 저주파인 지진파와 달리 고주파인(20~1000 Hz)인 암반 균열과 붕락, 낙석 등으로 발생하는 진동파를 계측하여 지반안정성을 관리하는 것이다. 한국광해공단에 의해서 개발된 것으로 지반침하계측 뿐만 아니라 지하채굴갱도의 안정성 관리와 터널건설공사시 안정성 계측 등에 활용될 수 있을 것이다. 다점온도 모니터링(TLS) 기술은 지하 또는 지상에서 매질의 이동은 온도변화를 유발하는 현상을 이용하는 것이다.
5 m 간격으로 측정이 가능하여 지반침하지역 전체 계측이 가능한 기술이다. 향후 관로의 누수탐지, 댐 제체의 안정성, 전력선 온도관리 등 다양하게 적용될 것으로 예상된다.
이상에서 현재까지 국내에 적용된 지반침하방지기술 현황을 정리하고, 메이저광산업체들의 혁신사항을 참고하여 지반침하방지기술 발전방향에 대하여 간단히 살펴보았다. 향후 기술은 무엇보다도 현재 발전하고 있는 정보통신기술을 활용하는 것이 중요하다. 정보통신 기술발전으로 무인화 자동화 시스템이 가능하며 다양한 소스의 자료 통합처리가 가능하게 되었다.
이는 비슷한 상황에 처해 있는 우리에게도 적용할 수 있는 것으로 생각된다. 향후 지반침하 방지기술은 정보통신기술을 기반으로 무인자동화 네트워크(net-work)를 구축하고, 시설물에 대하여 원격조정이 가능하도록 하여야 하며 획득한 자료는 통합분석이 가능하여야 할 것이다. 또한 기존 장비 이외에 새로운 장비를 계속적으로 개발하려는 노력이 필요하다.
특히 지반침하방지기술에서 발전된 조사기술들이 건설공사 지반조사 등 관련분야 발전에 영향을 주었다. 향후 지반침하방지기술은 최근에 급속도로 발전하고 있는 정보통신기술을 접목하여 개별기술의 발전을 도모해야 할 것이다. 원격조정, 무인자동화, 자료의 집적 및 공동 활용 등은 향후 기술발전의 기본방향이 될 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
국내 폐석탄 광산에 적용된 지반침하 보강공법의 기본개념은 어떠하게 구성되어 있는가?
9와 같다. 석탄채굴적 공동은 상부지반이 부분적으로 붕락되어 일부 공동이 느슨하게 채워져 있고, 이러한 공동에 대하여는 시멘트 몰탈로 충전하고 상부 이완된 지반에 대하여는 시멘트 밀크로 고압 그라우팅하여 공극을 채운다. 구조물 하부지반에 대하여는 마이크로파일로 이완된 지반을 일체화 시켜 보강하는 공법을 적용하고 있다. 터널구조물에 대하여는 터널배면 공동을 폴리우레탄 그라우팅 또는 시멘트 몰탈 그라우팅으로 충전하고, 하부에는 인버터를 설치하고 공동을 충전하는 공법을 적용하고 있다.
지반침하란?
지반침하란, 지표상의 한 점이 하부로 가라앉는 것과 어떤 구조선을 따라 지반이 내려앉는 것, 그리고 지하하부 공동으로 지표층이 붕괴하는 것을 의미한다. 자연적인 지반침하는 토층 자체의 압축 수축변화, 지하수위 변동, 용식작용, 판구조 운동 및 화산활동 등에 의해 발생하게 된다(B.
지반침하 조사기술은 어떻게 나누어지는가?
지반침하 조사기술은 광역조사와 상세조사로 나누어진다. 광역조사는 자료의 수집 및 분석, 지표지질조사, 채굴현황조사, 복합도면 작성 등으로 이루어진다.
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