신은철
(Department of Civil and Environmental Engineering, College of Urban Sciences, Incheon National University)
,
박춘성
(Department of Civil and Environmental Engineering, College of Urban Sciences, Incheon National University)
지하수위 저하를 방지하기 위한 방법으로 지반 굴착에 따라 배출된 지하수를 대상 지반에 다시 재주입함으로써 흙막이 벽체 배면의 지반함몰 및 침하를 방지하는 방법에 관한 연구이다. 지하수 재주입에 따른 흙막이 벽체 배면의 지반함몰 및 침하를 분석하기 위해 지하수 재주입 여부와 흙막이 벽체 배면으로부터 거리 등 조건을 달리하며 재주입정 위치별 효과를 확인할 수 있는 실내모형실험을 수행하였다. 실험을 통해 지하수위에 영향을 미치는 인자와 흙막이 벽체 배면의 지반함몰 및 침하경향을 분석하고, 지하수 재주입에 따른 지반함몰 방지효과에 대한 연구를 수행하였다. 지하수위의 영향을 고려한 침하분석 결과, 흙막이 전면을 굴착할 때 지하수위 저하에 따라 지표면 침하가 발생, 흙막이 벽체 배면에서 최대가 된다. 또한 흙막이 길이를 기준으로 흙막이 벽체 배면으로부터 재주입정 위치별 거리 비에 따라 침하량이 달라지는 것으로 분석되었다. 지하수의 영향에 의한 지반함몰 및 침하를 방지하기 위한 방법으로 흙막이 벽체 배면으로부터 가까운 위치에 지하수를 재주입 할 때 지반함몰 및 침하 방지 효과가 크고 최대 침하영향거리도 감소하는 것으로 분석되어 지하수 재주입정 공법의 지반함몰 방지효과를 확인하였다.
지하수위 저하를 방지하기 위한 방법으로 지반 굴착에 따라 배출된 지하수를 대상 지반에 다시 재주입함으로써 흙막이 벽체 배면의 지반함몰 및 침하를 방지하는 방법에 관한 연구이다. 지하수 재주입에 따른 흙막이 벽체 배면의 지반함몰 및 침하를 분석하기 위해 지하수 재주입 여부와 흙막이 벽체 배면으로부터 거리 등 조건을 달리하며 재주입정 위치별 효과를 확인할 수 있는 실내모형실험을 수행하였다. 실험을 통해 지하수위에 영향을 미치는 인자와 흙막이 벽체 배면의 지반함몰 및 침하경향을 분석하고, 지하수 재주입에 따른 지반함몰 방지효과에 대한 연구를 수행하였다. 지하수위의 영향을 고려한 침하분석 결과, 흙막이 전면을 굴착할 때 지하수위 저하에 따라 지표면 침하가 발생, 흙막이 벽체 배면에서 최대가 된다. 또한 흙막이 길이를 기준으로 흙막이 벽체 배면으로부터 재주입정 위치별 거리 비에 따라 침하량이 달라지는 것으로 분석되었다. 지하수의 영향에 의한 지반함몰 및 침하를 방지하기 위한 방법으로 흙막이 벽체 배면으로부터 가까운 위치에 지하수를 재주입 할 때 지반함몰 및 침하 방지 효과가 크고 최대 침하영향거리도 감소하는 것으로 분석되어 지하수 재주입정 공법의 지반함몰 방지효과를 확인하였다.
It is a method of suppressing back ground subsidence by re-injecting groundwater back to the target ground and recovering the underground water level. In order to analyze the subsidence of the back ground due to maintaining the underground water level, indoor model experiments were conducted. Throug...
It is a method of suppressing back ground subsidence by re-injecting groundwater back to the target ground and recovering the underground water level. In order to analyze the subsidence of the back ground due to maintaining the underground water level, indoor model experiments were conducted. Through this study, the factors influencing on the groundwater and the tendency of subsidence back ground by experiments were analyzed and the effect of ground subsidence by reinfusion of groundwater was also investigated. As a result of the subsidence analysis with considering only the influence of the underground water level, the settlement of the ground occurs as the underground water level at the time of ground excavation goes down. The closer to the back of the retaining wall, the maximum settlement occurred. Moreover, it was analyzed that the influence distance where subsidence occurs from retaining wall to the point of about 1.8 H on the basis of the ground collapse. The most effective location of water reinjection is the closet location to the back of braced-cut wall for reducing the groundwater down and also minimizing the ground settlement.
It is a method of suppressing back ground subsidence by re-injecting groundwater back to the target ground and recovering the underground water level. In order to analyze the subsidence of the back ground due to maintaining the underground water level, indoor model experiments were conducted. Through this study, the factors influencing on the groundwater and the tendency of subsidence back ground by experiments were analyzed and the effect of ground subsidence by reinfusion of groundwater was also investigated. As a result of the subsidence analysis with considering only the influence of the underground water level, the settlement of the ground occurs as the underground water level at the time of ground excavation goes down. The closer to the back of the retaining wall, the maximum settlement occurred. Moreover, it was analyzed that the influence distance where subsidence occurs from retaining wall to the point of about 1.8 H on the basis of the ground collapse. The most effective location of water reinjection is the closet location to the back of braced-cut wall for reducing the groundwater down and also minimizing the ground settlement.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
건설공사 시 지하수위 저하로 인해 발생되는 지반함몰과 지반침하를 방지하기 위한 방법으로 대상지반에서 발생하는 지하수를 대상 지반에 재주입하여 안정화시키기 위한 연구를 수행하였다. 지하수 재주입에 따른 효과를 분석하기 위해 대상 지반의 공학적 특성, 실대형 모형실험을 수행하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
따라서, 이 논문에서는 지반 굴착으로 인하여 발생하는 흙막이 배면 지반함몰 및 침하를 억제하기 위한 방안으로써 지하수를 대상 지반에 재주입하는 방법을 연구하였다. 지하수를 재주입하는 방법에 대한 실내모형실험으로 지하수의 재주입 방법 및 위치에 따른 흙막이 배면의 지반침하 경향을 분석하고, 침하영향거리 및 최대침하량에 대한 분석을 함으로써 재주입정 공법의 적용 가능성 확인하는 것을 목적으로 하였다.
배수 공법으로 양수된 지하수를 대심도 집수정 등과 같은 구조의 재주입정을 매개로 대수층에 재주입하는 공법이다. 이 공법을 채용하는 주요 목적은 배수 공법에 의한 대상지반 주변 우물고갈, 압밀침하 방지, 방류 능력이 없거나 있어도 부족한 경우에 대처하기 위해서이다. 단, 다음 항에서 기술하는 문제점 등이 있기 때문에 현재는 배수 공법이나 지수공법에 비해 적용사례가 매우 적다.
흙막이 배면의 침하량에 대한 연구에서는 지하수의 영향을 고려하지 않고 흙막이 벽체 횡변위 영향만을 고려하여 침하영향거리와 최대침하량을 산출하였다. 이 연구는 기존 이론에서는 고려되지 않았던 지하수 영향을 고려하여 지하수위 저하가 지반함몰 및 침하에 미치는 영향을 알아보고 재주입정 공법을 통하여 지하수를 재주입, 지하수위를 복원하고 유지하여 지표의 침하량과 침하범위를 최소화함으로써 지반함몰 및 침하를 방지하기 위한 공법 개발을 목적으로 연구를 진행하였다(Maliva, R.G. et al., 2011; Shen et al., 2011; Zhang, X.S. et al., 2013) 대상 지반의 재주 입정으로부터 재주입된 지하수로 인한 수위변화가 흙막이 배면에서 발생하는 지반의 침하영향거리와 최대침하량에 끼치는 영향을 알아보기 위하여 실대형 모형실험을 수행하였다. 지하수위 저하에 따라 흙막이 배면에서 발생하는 지표침하의 변화를 분석하기 위한 방법으로 한 개의 재주입정으로부터 공급되는 지하수 재주입과 흙막이 벽체로부터의 최대 침하영향거리와 최대침하량의 관계를 도출할 수 있도록 실험을 구성하였다.
따라서, 이 논문에서는 지반 굴착으로 인하여 발생하는 흙막이 배면 지반함몰 및 침하를 억제하기 위한 방안으로써 지하수를 대상 지반에 재주입하는 방법을 연구하였다. 지하수를 재주입하는 방법에 대한 실내모형실험으로 지하수의 재주입 방법 및 위치에 따른 흙막이 배면의 지반침하 경향을 분석하고, 침하영향거리 및 최대침하량에 대한 분석을 함으로써 재주입정 공법의 적용 가능성 확인하는 것을 목적으로 하였다.
제안 방법
5는 실대형 모형 실험의 개념도를 나타낸다. PVC 주입관을 이용한 지하수 재주입 시 재주입 영향범위에 대한 실험적 연구를 위하여 모형실험장치를 이용하였다. 모형토조를 이용하여 흙 시료를 토조내부에 단계별로 포설하고 다짐을 실시하였다.
굴착면의 토조 내 간극수압에 미치는 영향을 분석하기 위해 재주입 압력과 재주입 위치로부터 간극수압 감소율을 측정하였다. 간극수압은 주입관으로부터 거리가 가까울수록 크게 나타났으며, 멀어짐에 따라 재주입압에 대한 영향력이 감소하는 경향을 나타내었다.
모형토조를 이용하여 흙 시료를 토조내부에 단계별로 포설하고 다짐을 실시하였다. 다짐 실시 후에 저수조에서 물을 공급하여 48시간 이상 안정화시킴과 동시에 시료의 상부에는 흙의 팽창을 방지하기 위하여 일정 하중을 가하여 구속하였다. 모형토조 내부에 구성한 지반을 안정화시킨 후 Fig.
지반 굴착으로 인한 인접지반의 지표침하량을 확인하기 위해 LVDT 3개를 흙막이 벽체로부터 20cm, 60cm, 100cm에 설치하였고, 토압계는 지하수위 변화에 따라 흙막이 벽체에 작용하는 수평토압의 변화를 측정하기 위해 흙막이 벽체 밑면으로부터 10cm 간격으로 3개 설치하였다. 또한, 간극수압계는 지하수위 변화에 따른 위치별 간극수압을 측정하기 위해 바닥으로부터 30cm 지중에 흙막이 벽체로부터 20cm, 60cm 100cm에 설치하였다. 실대형 모형실험은 입도가 큰 조립토인 모래를 사용하였고, 지하수 재주입의 유무, 흙막이 벽체 배면으로부터의 재주입정의 위치 등을 변수로 실험을 수행하였다.
다짐 실시 후에 저수조에서 물을 공급하여 48시간 이상 안정화시킴과 동시에 시료의 상부에는 흙의 팽창을 방지하기 위하여 일정 하중을 가하여 구속하였다. 모형토조 내부에 구성한 지반을 안정화시킨 후 Fig. 5에 나타낸 바와 같이 간극수압계 1열 방향으로 PVC 주입관으로부터 5cm씩 6개를 각각의 위치마다 40cm의 깊이에 설치하였다.
PVC 주입관을 이용한 지하수 재주입 시 재주입 영향범위에 대한 실험적 연구를 위하여 모형실험장치를 이용하였다. 모형토조를 이용하여 흙 시료를 토조내부에 단계별로 포설하고 다짐을 실시하였다. 다짐 실시 후에 저수조에서 물을 공급하여 48시간 이상 안정화시킴과 동시에 시료의 상부에는 흙의 팽창을 방지하기 위하여 일정 하중을 가하여 구속하였다.
4는 Gabr가 제안한 배수저항 실험 모형도이다. 물이 주입되는 주입관은 PVC 재질로 되어있는 60mm의 원형관을 사용하여 길이방향으로 발생되는 진공손실과 공기 투과를 최소화하기 위하여 실리콘으로 부착시킨 후 테이프로 실링을 하였다. Fig.
또한, 간극수압계는 지하수위 변화에 따른 위치별 간극수압을 측정하기 위해 바닥으로부터 30cm 지중에 흙막이 벽체로부터 20cm, 60cm 100cm에 설치하였다. 실대형 모형실험은 입도가 큰 조립토인 모래를 사용하였고, 지하수 재주입의 유무, 흙막이 벽체 배면으로부터의 재주입정의 위치 등을 변수로 실험을 수행하였다. 실험은 총 4종류로, 지하수 재주입의 유무, 흙막이 벽체로부터 재주입정 까지의 거리는 각각 20cm, 40cm, 60cm이다.
실내실험장치는 높이 100cm, 직경 20cm인 실린더 형태의 압력조절장치를 나타낸 것으로 상부와 하부의 덮개는 강철판으로 구성되어 있고, 실린더는 정확한 재주입량을 측정할 수 있도록 아크릴 재료를 이용하여 제작하였다. 압력이 주어졌을 때 실린더의 변형을 방지하기 위해 상부와 하부의 강철판을 연결하는 직경 7mm의 철제봉 6개로 연결하였다. 이 장치는 브로워에서 공급되는 공기압을 수압으로 바꾸어 주는 역할을 하며 상부에 공기압을 조절할 수 있는 게이지를 부착하여 재주입압을 조절 수 있도록 하였다.
건설현장에서는 현장의 시공성과 안정성, 작업여건 개선을 위해 지하수의 처리 및 수위저하를 목적으로 사용하는 중력식 배수로 대심도 집수정(deep well), 진공압력으로 강제배수하는 웰포인트(well point), 두 공법의 혼용인 진공대심도 집수정의 공법을 사용하고 있다. 이 논문에서는 지하수위를 효과적으로 관리하기 위한 방법으로 대심도 집수정이나 웰포인트로부터 양수되는 지하수를 다시 원지반에 재주입하는 방법에 대한 연구를 실내실험, 실대형 모형실험을 통하여 수행하였다. 지하수 재주입 시 굴착에 따른 지표침 하에 대한 연구를 위하여 실내실험에서는 크게 두 가지로 구분하여 실험을 수행하였다.
이 실험에서 사용한 흙은 비교적 입자가 큰 모래와 화강풍화토를 이용하였으며, 흙막이 벽체로부터의 거리에 따른 재주 입정의 주입효과에 대한 분석을 하였다. 재주입정의 주입효과는 비산출률, 침하량, 토압 및 간극수압의 관계를 이용하여 주입효율에 관한 분석을 실시하였다.
모형토조를 이용한 실험을 수행하기 위해서는 각각의 실험조건마다 모형지반을 균질하게 조성하는 것이 중요하다. 이 연구에서는 비교적 조작이 쉽고 균질하게 지반을 조성하도록 하였으며 조밀한 조건에 해당하는 80%의 상대밀도로 모형지반을 조성하였다. Table 2는 재주입 실험용 흙 시료의 다짐상태에 따른 상대밀도와 건조단위중량을 나타낸 것으로 강사장치를 이용하여 낙하고에 따라 흙 시료의 상대밀도와 건조단위중량을 나타낸 것이다.
이 연구에서는 진공 브로워 장비에 대하여 공급되는 공기 흐름율과 진공압에 대한 관계를 보정하여 적용하였다. Fig.
이 실험에서 사용한 흙은 비교적 입자가 큰 모래와 화강풍화토를 이용하였으며, 흙막이 벽체로부터의 거리에 따른 재주 입정의 주입효과에 대한 분석을 하였다. 재주입정의 주입효과는 비산출률, 침하량, 토압 및 간극수압의 관계를 이용하여 주입효율에 관한 분석을 실시하였다. 지반의 침하 및 지하수의 흐름을 파악하기 위해 아크릴로 모형토조를 제작하였다.
재주입 압력과 재주입되는 위치로부터의 거리에 따른 지하수위 영향범위를 실내실험을 통해 확인하 였다.
6은 지하수 재주입 실험을 위한 모형토조의 도면이다. 지반 굴착으로 인한 인접지반의 지표침하량을 확인하기 위해 LVDT 3개를 흙막이 벽체로부터 20cm, 60cm, 100cm에 설치하였고, 토압계는 지하수위 변화에 따라 흙막이 벽체에 작용하는 수평토압의 변화를 측정하기 위해 흙막이 벽체 밑면으로부터 10cm 간격으로 3개 설치하였다. 또한, 간극수압계는 지하수위 변화에 따른 위치별 간극수압을 측정하기 위해 바닥으로부터 30cm 지중에 흙막이 벽체로부터 20cm, 60cm 100cm에 설치하였다.
재주입정의 주입효과는 비산출률, 침하량, 토압 및 간극수압의 관계를 이용하여 주입효율에 관한 분석을 실시하였다. 지반의 침하 및 지하수의 흐름을 파악하기 위해 아크릴로 모형토조를 제작하였다. 토조의 크기는 길이 2m, 폭 50cm, 높이 70cm이고 강철 프레임을 이용하여 하중에 의한 토조의 변형을 최소화하였다.
이 논문에서는 지하수위를 효과적으로 관리하기 위한 방법으로 대심도 집수정이나 웰포인트로부터 양수되는 지하수를 다시 원지반에 재주입하는 방법에 대한 연구를 실내실험, 실대형 모형실험을 통하여 수행하였다. 지하수 재주입 시 굴착에 따른 지표침 하에 대한 연구를 위하여 실내실험에서는 크게 두 가지로 구분하여 실험을 수행하였다. 첫째, 지하수를 주입할 때 주입관으로부터의 영향범위를 산정하고 둘째, 흙막이 벽체 배면으로부터의 재주입정 이격거리 따른 지하수위 저하와 지반함몰 및 침하에 대한 것이다.
지하수 재주입 실험 시 재주입압에 대한 유효 영향범위는 10kPa에서 15cm～20cm, 15kPa에서 20cm～25cm, 20kPa 에서 25cm～30cm로 나타났으며, 토조의 크기 및 지하수 재주입 위치를 고려하여 실대형 모형실험에서는 15kPa을 적용하여 지하수를 주입하였다. 재주입 압력과 재주입 위치로부터 거리에 따른 간극수압의 변화는 Fig.
건설공사 시 지하수위 저하로 인해 발생되는 지반함몰과 지반침하를 방지하기 위한 방법으로 대상지반에서 발생하는 지하수를 대상 지반에 재주입하여 안정화시키기 위한 연구를 수행하였다. 지하수 재주입에 따른 효과를 분석하기 위해 대상 지반의 공학적 특성, 실대형 모형실험을 수행하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
지하수위 저하에 따라 흙막이 배면에서 발생하는 지표침하의 변화를 분석하기 위한 방법으로 한 개의 재주 입정으로부터 공급되는 지하수 재주입과 흙막이 벽체로부터의 최대 침하 영향 거리와 최대 침하량의 관계를 도출할 수 있도록 실험을 구성하였다.
토조의 크기는 길이 2m, 폭 50cm, 높이 70cm이고 강철 프레임을 이용하여 하중에 의한 토조의 변형을 최소화하였다. 토조의 측면에는 10cm와 22cm 높이에 지하수 배수를 위해 지름이 4.2cm인 구멍 6개를 만들었다. Fig.
토조의 크기는 길이 2m, 폭 50cm, 높이 70cm이고 강철 프레임을 이용하여 하중에 의한 토조의 변형을 최소화하였다.
배수저항실험은 Gabr et al.(1999)이 제시한 배수저항 실험장치의 원리를 활용하여 제작하였다. 실내실험장치는 높이 100cm, 직경 20cm인 실린더 형태의 압력조절장치를 나타낸 것으로 상부와 하부의 덮개는 강철판으로 구성되어 있고, 실린더는 정확한 재주입량을 측정할 수 있도록 아크릴 재료를 이용하여 제작하였다.
흙막이 배면의 침하량에 대한 연구에서는 지하수의 영향을 고려하지 않고 흙막이 벽체 횡변위 영향만을 고려하여 침하영향거리와 최대침하량을 산출하였다. 이 연구는 기존 이론에서는 고려되지 않았던 지하수 영향을 고려하여 지하수위 저하가 지반함몰 및 침하에 미치는 영향을 알아보고 재주입정 공법을 통하여 지하수를 재주입, 지하수위를 복원하고 유지하여 지표의 침하량과 침하범위를 최소화함으로써 지반함몰 및 침하를 방지하기 위한 공법 개발을 목적으로 연구를 진행하였다(Maliva, R.
흙막이 벽체 배면으로부터 0cm(cutoffs), 20cm, 40cm, 60cm, 80cm 거리에 위치한 지점에서의 지하수위 증가량을 측정하였다. 지하수의 재주입이 없는 Case No.
실험은 총 4종류로, 지하수 재주입의 유무, 흙막이 벽체로부터 재주입정 까지의 거리는 각각 20cm, 40cm, 60cm이다. 흙막이 벽체 전면에 설치되어있는 웰포인트로부터 양수한 지하수를 재주입정을 통해 재주입하는 방식으로 실험을 수행하였다.
대상 데이터
(1999)이 제시한 배수저항 실험장치의 원리를 활용하여 제작하였다. 실내실험장치는 높이 100cm, 직경 20cm인 실린더 형태의 압력조절장치를 나타낸 것으로 상부와 하부의 덮개는 강철판으로 구성되어 있고, 실린더는 정확한 재주입량을 측정할 수 있도록 아크릴 재료를 이용하여 제작하였다. 압력이 주어졌을 때 실린더의 변형을 방지하기 위해 상부와 하부의 강철판을 연결하는 직경 7mm의 철제봉 6개로 연결하였다.
최근 우리나라에서도 싱크홀(sinkhole) 등 지반함몰 및 침하, 공동화 현상이 심각한 사회문제로 등장하고 있다. 실제 인천광역시 서구 왕길동 인천 도시철도 2호선 공사현장에서 무려 가로 11m 세로 12m에 달하는 싱크홀이 발생하였다. 2014년 8월에는 서울특별시 석촌호수 부근 도로 주변에서 7개 이상의 싱크홀, 동공이 무더기로 발생하는 등 피해가 급증하고 있다.
실대형 모형실험은 입도가 큰 조립토인 모래를 사용하였고, 지하수 재주입의 유무, 흙막이 벽체 배면으로부터의 재주입정의 위치 등을 변수로 실험을 수행하였다. 실험은 총 4종류로, 지하수 재주입의 유무, 흙막이 벽체로부터 재주입정 까지의 거리는 각각 20cm, 40cm, 60cm이다. 흙막이 벽체 전면에 설치되어있는 웰포인트로부터 양수한 지하수를 재주입정을 통해 재주입하는 방식으로 실험을 수행하였다.
지하수 재주입정 공법 적용을 위하여 비교적 입자가 균등하고 투수계수가 양호한 모래를 사용하였다. 모래를 사용한 이유는 입자가 작은 세립토에 해당하는 실트나 점토는 투수계수가 매우 작기 때문에 지하수 재주입에 의한 지하수위의 변화를 뚜렷하게 관찰하기 어렵고, 지하수 재주입 시 고압의 주입을 사용하여야 하는데 고압의 압력을 사용하게 되면 침투형태의 주입이 아닌 나무의 뿌리형태처럼 할렬의 형태로 주입되기 때문에 적절하지 않은 것으로 판단된다.
이론/모형
배수저항실험은 Gabr et al.(1999)이 제시한 배수저항 실험장치의 원리를 활용하여 제작하였다. 실내실험장치는 높이 100cm, 직경 20cm인 실린더 형태의 압력조절장치를 나타낸 것으로 상부와 하부의 덮개는 강철판으로 구성되어 있고, 실린더는 정확한 재주입량을 측정할 수 있도록 아크릴 재료를 이용하여 제작하였다.
성능/효과
(1) 지하수위 저하와 흙막이 벽체 배면으로부터의 거리는 지표 침하량이 발생하는 데에 주요한 인자이며, 지하수위 저하가 클수록 흙막이 벽체 배면으로부터의 거리가 가까울수록 지표의 침하가 크다. 흙막이 전면의 굴착에 따라 지하수위 저하는 흙막이 벽체 배면에서 최대가 되며, 초기 지하수위보다 최대 31.
(2) 토립자가 비교적 큰 조립토인 사질토 지반에 지하수 재주입 할 때, 지하수위 저하를 감소시키는 요인은 흙막이 벽체로부터 재주입정까지의 거리와 재주입압이다. 재주입압이 클수록 재주입정으로부터 넓은 반경의 지하수위의 유지효과가 크고 지하수위의 저하가 가장 크게 일어나는 흙막이 배면의 지하수위 저하 감소량은 흙막이 배면으로부터 거리가 가까울수록 크다.
10과 같다. (A)구간의 특징은 지하수 양수량이 일정시간 유지되고 후에 급격히 감소하는 경향을 보이는데, 이것은 흙막이 벽체 전면을 굴착하는 과정에서 양수한 지하수의 양으로 추정할 수 있고, 양수량이 급격히 감소하고 일정 양수량에 도달하는 이유는 터파기 구간의 지하수가 모두 양수되고 지속적으로 유입되는 지하수가 양수되는 양을 나타내는 것이라고 추정할 수 있다.
굴착면의 토조 내 간극수압에 미치는 영향을 분석하기 위해 재주입 압력과 재주입 위치로부터 간극수압 감소율을 측정하였다. 간극수압은 주입관으로부터 거리가 가까울수록 크게 나타났으며, 멀어짐에 따라 재주입압에 대한 영향력이 감소하는 경향을 나타내었다. 10kPa의 재주입압을 적용하였을 경우 간극수압의 감소율은 주입관으로부터 거리가 10cm∼15cm 구간에서 6.
9cm보다는 현저하게 작은 것을 알 수 있다. 또한, 지하수 흐름 반대 방향인 40cm, 60cm의 지하수위 상승량은 지하수를 재주입 하였을 때보다는 증가하였지만 그 효과는 미미한 것으로 나타났으며, 이는 재주입에 의한 영향거리보다 먼 곳에 위치 하기 때문이라 판단된다. (b)는 흙막이 벽체 배면으로부터 40cm 거리에서 지하수 재주입을 하는 경우인 Case No.
4의 경우는 다른 두 가지의 경우보다 지하수의 흐름방향에 위치하는 곳의 지하수위 상승효과는 미미한 것으로 나타났다. 지하수를 웰포인트로부터 양수하여 재주 입정으로 재주입하는 경우, 흙막이 벽체에 가까울수록 지하수위 상승효과의 변화폭이 큰 것으로 나타났으며, 지하수의 흐름 반대방향 보다는 지하수의 흐름방향으로 지하수위 상승효과가 큰 것으로 분석되었다.
지하수를 재주입하기 전의 기존 지하수위는 55cm로서 흙막이 벽체 배면으로부터 벽체에 가까울수록 낮고, 지하수 위는 log 형태의 곡선으로 감소하는 경향을 보이며, 지하수 재주입정의 위치에 따라 인접 지반의 지하수위가 증가하는 것을 알 수 있다.
지하수의 흐름 반대방향으로 20cm의 위치에 서의 지하수위 상승량은 0.1cm로 거의 변화가 없는 것으로 나타났고 Case No. 4의 경우는 다른 두 가지의 경우보다 지하수의 흐름방향에 위치하는 곳의 지하수위 상승효과는 미미한 것으로 나타났다.
(1) 지하수위 저하와 흙막이 벽체 배면으로부터의 거리는 지표 침하량이 발생하는 데에 주요한 인자이며, 지하수위 저하가 클수록 흙막이 벽체 배면으로부터의 거리가 가까울수록 지표의 침하가 크다. 흙막이 전면의 굴착에 따라 지하수위 저하는 흙막이 벽체 배면에서 최대가 되며, 초기 지하수위보다 최대 31.3%의 감소를 보였다. 흙막이 벽체로부터의 거리 및 벽체의 길이와의 비를 고려한 일정 범위내에서 지하수 재주입에 의한 지하수관 리가 필요하고, 흙막이 벽체 배면으로부터 재주입정까지의 거리가 가까울수록 양수량과 재주입량이 많아진다는 측면도 함께 고려할 필요가 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
우리나라에서 발생한 싱크홀 사고 사례는?
최근 우리나라에서도 싱크홀(sinkhole) 등 지반함몰 및 침하, 공동화 현상이 심각한 사회문제로 등장하고 있다. 실제 인천광역시 서구 왕길동 인천 도시철도 2호선 공사현장에서 무려 가로 11m 세로 12m에 달하는 싱크홀이 발생하였다. 2014년 8월에는 서울특별시 석촌호수 부근 도로 주변에서 7개 이상의 싱크홀, 동공이 무더기로 발생하는 등 피해가 급증하고 있다. 더욱이 상하수도 시설 등이 매립된 도로 면에서 지반함몰이 자주 발생한다는 점에서 물적 피해뿐만 아니라 인적 피해 사례도 증가하고 있다(김윤승, 2015).
지하수 재주 입정 공법을 채용하는 주요 목적은?
배수 공법으로 양수된 지하수를 대심도 집수정 등과 같은 구조의 재주 입정을 매개로 대수층에 재주입하는 공법이다. 이 공법을 채용하는 주요 목적은 배수 공법에 의한 대상지반 주변 우물고갈, 압밀침하 방지, 방류 능력이 없거나 있어도 부족한 경우에 대처하기 위해서이다. 단, 다음 항에서 기술하는 문제점 등이 있기 때문에 현재는 배수 공법이나 지수공법에 비해 적용사례가 매우 적다.
도심지 내 지반함몰 발생건수의 추이는?
더욱이 상하수도 시설 등이 매립된 도로 면에서 지반함몰이 자주 발생한다는 점에서 물적 피해뿐만 아니라 인적 피해 사례도 증가하고 있다(김윤승, 2015). 김창룡(2012)에 따르면 도심지 내 지반함몰 발생건수가 2010년도에는 435건, 2012년도에는 689건, 2013년도에는 845건으로 매년 증가하고 있으며, 이러한 추세는 더욱 증가할 것으로 예상되고 있다. 지반함몰과 침하는 다양한 원인으로 발생하고 있으나 크게 토사지반의 터널 굴진, 상･하수도관로 등 지하시설물 손상에 의한 발생, 굴착에 따른 흙막이 가시설 배면 토사 유실에 의한 발생 등 세 가지 경우가 가장 많이 발생하는 것으로 알려져 있다(이송, 1999).
참고문헌 (7)
김윤승 (2015), 싱크홀 방지를 위한 환경영향평가 개선 방안 연구, 한국환경정책.평가연구원.
김창룡 (2012), 대심도 지하도로 설계기준 제정 연구, 한국건설기술연구원.
이송 (1999), "국내 적용되고있는 흙막이 구조물의 관리기준치에 대한 신뢰도 분석", 대한토목학회논문집 제19권, pp. 479-487.
Gabr, M. A., Williamson, A., Sabodish, M. and Bowders, J. J. (1999), BTEX extraction from clay soil using prefabricated vertical drains, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 125(3), pp. 615-618.
Maliva, R. G., Coulibaly, K., Guo, W. and Missimer, T. (2011), Confined aquifer loading implications for ground water management, Ground water, 49(3) pp. 302-304.
Shen., Shui-Long. and XU Ye-Shuang. (2011), Numerical evaluation of land subsidence induced by groundwater pumping in Shanghai, Canadian Geotechnical Journal, Vol. 48.9, pp. 1378-1392.
Zhang, X. S., Wang, J. X., Wong, H., Leo, C. J., Liu, Q., Tang, Y. Q., Yan, X. L., Sun, W. H., Huang, Z. Q. and Hao, X. H. (2013), Land subsidence caused by internal soil erosion owing to pumping confined aquifer groundwater during the deep foundation construction in Shanghai, Natural hazards, Vol. 69.1, pp. 473-489.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.