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강우침투에 의한 산사태 발생 및 모관흡수력과 체적함수비의 변화 특성에 관한 연구
Characteristics of Landslide Occurrence and Change in the Matric Suction and Volumetric Water Content due to Rainfall Infiltration 원문보기

지질공학 = The journal of engineering geology, v.27 no.4, 2017년, pp.475 - 487  

서원교 (경북대학교 지질학과) ,  최정해 (경북대학교 지구과학교육과) ,  채병곤 (한국지질자원연구원 기획조정부) ,  송영석 (한국지질자원연구원 지질환경재해연구센터)

초록
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본 연구에서는 산사태 모형토조 실험을 통해 강우침투에 의해 나타나는 산사태의 발생특성 및 지반재료의 변화특성에 관하여 분석하였다. 실험장치는 모형토조, 강우재현장치, 계측장치로 구성되어 있으며, 인공사면 상부에서 200 mm/hr의 극한강우를 살수함으로써 산사태를 유발하였다. 모관흡수력과 체적함수비 계측장치는 인공사면의 천부(GL-0.2 m), 중부(GL-0.4 m), 심부(GL-0.6 m)의 각 심도별로 3세트씩 설치하였으며, 실험은 화강암 풍화토, 편마암 풍화토, 이암 풍화토 각각에 대한 현장조건과 상대적으로 느슨한 조건 및 조밀한 조건으로 나누어 실험을 진행하였다. 분석결과, 극한강우에 의하여 실험 초반에는 사면 표층에서 세굴현상이 우세하게 나타나다가 이후 국지적으로 발생한 횡적인 인장균열면을 따라서 산사태가 발생했다. 산사태는 강우침투에 따른 습윤전선(wetting front)의 전이로 인해 천부에서부터 심부로 점차 확장되는 천층파괴(shallow failure)의 형태를 띰과 동시에 사면의 선단부(toe part)에서부터 정상부(crest part)로 점차 전이되는 후퇴성붕괴(retrogressive failure)의 양상을 보였다. 강우침투에 따른 포화영역에서 모관흡수력은 아무런 전조현상 없이 급격하게 감소하는 반면에, 체적함수비는 점진적으로 증가하다가 최대값에 도달하여 이 값을 일정시간 유지한 뒤 산사태 발생 시 급격히 감소하는 것으로 나타났다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

We performed landslide flume tests to analyze characteristics of landslide occurrence and change in the ground materials due to rainfall infiltration. The test apparatus is composed of flume, rainfall simulator, and measurement sensors and landslides were triggered by heavy rainfall (Intensity=200 m...

주제어

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문제 정의

  • 본 연구는 지반재료의 변화특성을 고려한 산사태 조기경보 기준 마련에 대한 도움이 되고자 실험 및 분석을 진행하였다. 분석결과, 아무런 전조현상 없이 포화영역에서 급격하게 감소하는 모관흡수력을 이용할 경우 산사태 발생의 사전 예측에 대한 인지가 상대적으로 어려움을 알 수 있다.
  • 본 연구에서는 강우침투에 따른 산사태의 발생특성과 산사태가 발생했을 때의 지반재료의 변화특성을 분석하고자 산사태 모형토조 실험을 수행하였다. 무엇보다도 자연사면에서 강우가 왔을 때 지반의 변화특성을 직접 모니터링 한다면 실제 스케일에서 자연의 조건을 바탕으로 실험이 진행되는 장점을 갖지만, 소요되는 시간과 비용에 비해 유효한 데이터를 얻을 가능성이 매우 낮고 여러 요인의 작용으로 인해 해석에 어려움이 따르며 재실험이 불가능한 단점이 존재한다(Fang et al.
  • 본 연구에서는 국내에서 주로 발생하는 강우침투에 의한 천층파괴를 재현할 수 있도록 실험장치를 제작 및 구축하였으며, 실험을 통해 강우침투에 따른 산사태 발생특성 및 지반특성 변화를 살펴보고자 하였다(KIGAM, 2016). Fig.
  • , 2016) 발생 시 지반재료의 변화에 대한 연구도 부족하다고 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 강우침투에 따른 산사태의 발생특성과 산사태가 발생했을 때의 모관흡수력 및 체적함수비의 변화특성을 분석하여 산사태 조기경보 기준에 관한 연구에 기초가 되고자 산사태 모형토조 실험을 수행하였다.
  • 반면, 모형실험은 실제 사면의 스케일을 똑같이 반영할 순 없지만 작용 인자를 고정한 동 조건의 실험을 여러 번 수행할 수 있고 사면내부의 변형상황을 직접 관찰할 수 있는 장점을 가진다(KIGAM, 2008). 이에 본 연구에서도 모형실험의 장점을 살려, 강우침투에 따른 산사태 발생 및 지반재료의 변화특성을 파악하고자 풍화토 종류 및 밀도별로 다양한 조건의 산사태 모형실험을 진행하였다. 토층의 깊이가 평균 40 m 이하로 얇게 나타나는 우리나라의 경우(Kim et al.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
극한강우가 여름철 빈번하게 발생하는 이유는 무엇인가? 최근 지구온난화와 그로 인한 기후변화로 한반도 내에는 과거에 찾아볼 수 없었던 극한강우가 여름철 빈번하게 발생하고 있는 가운데, 매년 6~9월 이러한 극한강우가 발생하는 우기에 인공사면 및 자연사면에서의 산사태로 인해 많은 인명 및 재산피해가 발생하고 있다. 산림청에서 제시한 그 피해 정도를 살펴보면 2004년에서부터 2016년까지 13년간 산사태로 인한 평균 피해면적은 360 ha, 피해복구를 위해 투자된 비용은 평균 656억 원에 달하며, 인명피해는 연 평균 약 6명으로 나타났다(Korea Forest Service, 2016).
산사태로 인해 많은 인명 및 재산피해 현황은 어떠한가? 최근 지구온난화와 그로 인한 기후변화로 한반도 내에는 과거에 찾아볼 수 없었던 극한강우가 여름철 빈번하게 발생하고 있는 가운데, 매년 6~9월 이러한 극한강우가 발생하는 우기에 인공사면 및 자연사면에서의 산사태로 인해 많은 인명 및 재산피해가 발생하고 있다. 산림청에서 제시한 그 피해 정도를 살펴보면 2004년에서부터 2016년까지 13년간 산사태로 인한 평균 피해면적은 360 ha, 피해복구를 위해 투자된 비용은 평균 656억 원에 달하며, 인명피해는 연 평균 약 6명으로 나타났다(Korea Forest Service, 2016). 추후에 발생할 수 있는 산사태로 인한 인명 및 재산 피해를 막기 위해서는 이에 대한 대비책을 강구할 필요가 있으며, 그 중에서도 극한강우 조건에서 발생하는 산사태로 인한 피해 저감을 위해서는 산사태 발생 시간 예측을 통한 사전 대피로 인명 및 재산피해를 최소화할 필요가 있다.
산사태가 발생하는 지역과 발생하지 않는 지역으로 나뉘게 되는 이유는 무엇인가? 하지만 동일한 강우에도 불구하고 산사태가 발생하는 지역과 발생하지 않는 지역이 나뉘게 되는데, 이는 곧 강우에 의해 지반이 반응하는 특성이 다른 것으로 해석되므로 산사태 발생의 사전예측을 위해서는 강우뿐만 아니라 다양한 요소들도 함께 고려되어야한다(Church and Miles, 1987; Keefer et al., 1987; Reneau and Dietrich, 1987).
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