근래에 들어 증가하고 있는 도심지 지반함몰 사고는 사회적 이슈가 되고 있으며 이로 인해 최근 관련 법안이 발의 되었다. 지반함몰은 수많은 원인인자들의 복합적 작용으로 발생하므로 수치해석적 기법의 적용에 한계점이 존재한다. 이로 인해 지반함몰 메커니즘 규명 연구는 주로 모형실험을 이용하여 진행되었다. 선행 연구들은 상하수도관 파열로 인한 지반함몰 모사에 초점이 맞추어져 있으며, 지하수 흐름, 지반 굴착공사 등 다양한 원인에 의해 발생하는 지반함몰에 대한 연구가 부족한 실정이다. 또한 기존 수행된 대부분의 모형실험은 1 g 상태의 모형실험이며, 지반함몰 메커니즘 평가 시 지반의 현장 구속응력을 고려할 수 없다. 따라서 본 논문에서는 모형실험을 이용한 지반함몰 거동 평가에 대한 선행 연구동향들을 고찰하여 보다 다양한 환경 조건을 모사할 수 있는 기법들에 대해 논의하였다. 또한 본 연구에서는 더 신뢰성이 있는 지반함몰 메커니즘 평가 기법으로서 원심모형실험기법을 제시하였다. 마지막으로 본 연구에서는 지반안정성평가에 지반함몰 메커니즘에서 사용한 모형실험 기법을 적용할 것을 제시했다.
근래에 들어 증가하고 있는 도심지 지반함몰 사고는 사회적 이슈가 되고 있으며 이로 인해 최근 관련 법안이 발의 되었다. 지반함몰은 수많은 원인인자들의 복합적 작용으로 발생하므로 수치해석적 기법의 적용에 한계점이 존재한다. 이로 인해 지반함몰 메커니즘 규명 연구는 주로 모형실험을 이용하여 진행되었다. 선행 연구들은 상하수도관 파열로 인한 지반함몰 모사에 초점이 맞추어져 있으며, 지하수 흐름, 지반 굴착공사 등 다양한 원인에 의해 발생하는 지반함몰에 대한 연구가 부족한 실정이다. 또한 기존 수행된 대부분의 모형실험은 1 g 상태의 모형실험이며, 지반함몰 메커니즘 평가 시 지반의 현장 구속응력을 고려할 수 없다. 따라서 본 논문에서는 모형실험을 이용한 지반함몰 거동 평가에 대한 선행 연구동향들을 고찰하여 보다 다양한 환경 조건을 모사할 수 있는 기법들에 대해 논의하였다. 또한 본 연구에서는 더 신뢰성이 있는 지반함몰 메커니즘 평가 기법으로서 원심모형실험기법을 제시하였다. 마지막으로 본 연구에서는 지반안정성평가에 지반함몰 메커니즘에서 사용한 모형실험 기법을 적용할 것을 제시했다.
Recently, increasing cases of ground subsidence in the urban area has become social issue, and related bill has been passed. Ground subsidence occurs through complex combination of various factors, and numerical analysis of this problem is limited thereby. This is why verification of ground subsiden...
Recently, increasing cases of ground subsidence in the urban area has become social issue, and related bill has been passed. Ground subsidence occurs through complex combination of various factors, and numerical analysis of this problem is limited thereby. This is why verification of ground subsidence mechanism has been conducted through physical modelling. Previous researches has been focused on modelling ground subsidence caused by utility pipe defects, and there has been insufficient physical modelling study on ground subsidence caused by various reasons such as groundwater flow and excavation activity. Also, most previous physical modelling studies were performed in 1g condition, which cannot take the in-situ stress condition into the evaluation of the ground subsidence mechanism. Therefore, in this study, physical modelling techniques to simulate various conditions is discussed by studying the previous researches on the ground subsidence mechanism through physical modelling. Also, centrifuge modelling test is suggested in this study as the technique to perform more reliable evaluation of ground subsidence mechanism. Lastly, this study suggests to apply the techniques used in the evaluation of ground subsidence mechanism into Ground Stability Assessment.
Recently, increasing cases of ground subsidence in the urban area has become social issue, and related bill has been passed. Ground subsidence occurs through complex combination of various factors, and numerical analysis of this problem is limited thereby. This is why verification of ground subsidence mechanism has been conducted through physical modelling. Previous researches has been focused on modelling ground subsidence caused by utility pipe defects, and there has been insufficient physical modelling study on ground subsidence caused by various reasons such as groundwater flow and excavation activity. Also, most previous physical modelling studies were performed in 1g condition, which cannot take the in-situ stress condition into the evaluation of the ground subsidence mechanism. Therefore, in this study, physical modelling techniques to simulate various conditions is discussed by studying the previous researches on the ground subsidence mechanism through physical modelling. Also, centrifuge modelling test is suggested in this study as the technique to perform more reliable evaluation of ground subsidence mechanism. Lastly, this study suggests to apply the techniques used in the evaluation of ground subsidence mechanism into Ground Stability Assessment.
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문제 정의
0%를 차지하는 상하수도관 파손으로 인한 지반함몰에 관해 집중되었으며, 굴착공사로 인한 지반함몰 메커니즘에 대한 연구는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 상하수도관 파손으로 인한 지반함몰 뿐만 아니라 굴착으로 인한 지반함몰에 대한 메커니즘 평가에 대한 필요성을 제시했다.
본 연구는 현재까지 진행되어 온 축소모형실험을 통한 지반함몰 메커니즘 평가 연구 동향 및 현재 본 기관에서 진행중인 축소모형실험 및 원심모형실험 기법 소개를 통해 지반함몰 메커니즘 평가 기법에 대해 정리할 것이다. 또한 본 연구를 통해 지금껏 진행된 실험 기법을 고찰하여 앞으로 시행될 지하안전관리에 관한 특별법 및 이에 따라오는 시행령 등에 대처하기 위해 축소모형실험 및 원심모형실험이 어떻게 지반 안정성 평가에 이용될 수 있을지에 대해 살펴볼 예정이다.
Sato 등(2010)은 모형지반 내 지하수위가 지속적으로 상승할 때 시간에 따른 모형지반 내 토사 유출량 및 지반함몰 발생 및 확장 과정에 대해 연구를 진행했다. 이 실험은 상하수도관 등을 통해 누수가 발생했을 때 지속적으로 수위가 상승할 경우 지중 공동 생성 및 지반함몰 발생에 대해 모사한 실험이다. 토조의 크기는 가로 2 m, 폭 0.
이 실험은모형지반상부에일정수량의물을주입하여 모형강우를 발생시켜서 모형지반 내부에 지중구조물이 존재할 때 개구부를 통해 토사와 물이 유출시키는 실험이다. 이 실험은 지중 구조물이 존재하지 않는 경우,지중 구조물이 개구부 상단에 존재하는 경우, 지중 구조물이 개구부 상단 좌측에 존재하는 경우에 대해 수행되었다. 실험 결과 그림 10에 나온 바와 같이 개구부 상단에 지중구조물이 존재하는 경우 모형지반 상부에 발생한 강우로 인해 물이 모형지반으로 침투되면서 지중 구조물 주변으로 물이 흘러 개구부로 누수가 발생했다.
Sato 등(2015)은 지중 구조물이 존재할 때 모형지반 하부개구부를 통해 물과 토사가 유출시키며 지반함몰 메커니즘을 관찰했다. 이 실험은모형지반상부에일정수량의물을주입하여 모형강우를 발생시켜서 모형지반 내부에 지중구조물이 존재할 때 개구부를 통해 토사와 물이 유출시키는 실험이다. 이 실험은 지중 구조물이 존재하지 않는 경우,지중 구조물이 개구부 상단에 존재하는 경우, 지중 구조물이 개구부 상단 좌측에 존재하는 경우에 대해 수행되었다.
일본의 경우 동경대의 Kuwano교수 연구팀이 지반함몰에 대해서 활발히 연구를 수행하고 있다. 이 연구팀에서는 다양한 토조와 실험기구를 통해 다양한 환경에서의 지반함몰사례에 대해서 모형실험을 통해 지반함몰 메커니즘을 평가하는 연구를 진행하고 있다. 이 중 몇 가지 사례를 소개하고자 한다.
이를 극복하기 위해 모형지반 상부에 하중을 재하하는 방법을 사용할 수 있으나, 여기에는 모형지반 지표면이 현장의 응력상태를 그대로 재현하지 못하는 단점이 존재한다. 이를 극복하기 위해서 본 연구에서는 중력가속도의 수십 배의 원심가속도를 모형지반에 작용시키는 원심모형실험 기법을 제시했다. 이는 대규모 터파기공사 및 터널 공사 현장의 축소모형에 대해서 실제 응력상태를 재현하여 모형실험을 진행할 수 있다는 장점이 있을 것으로 판단된다.
또한 본 연구를 통해 지금껏 진행된 실험 기법을 고찰하여 앞으로 시행될 지하안전관리에 관한 특별법 및 이에 따라오는 시행령 등에 대처하기 위해 축소모형실험 및 원심모형실험이 어떻게 지반 안정성 평가에 이용될 수 있을지에 대해 살펴볼 예정이다. 이를 위해먼저 실제 지반함몰사고에대해 고찰하여 이들이 어떻게 지반함몰 모형실험에 이용될 수 있을지 고찰할 것이다. 실제 지반함몰 사례들을 바탕으로 현재까지 진행된 지반함몰 모형실험 사례들이 실제 지반함몰 사례들을 살펴보는데 어떻게 적용될 수 있을지 살펴볼 예정이다.
제안 방법
이 연구에서는 그림 7에 나온 바와 같이 모형지반 흙입자의 움직임을 PIV기법을 이용해 추적했다. 모래지반, 자갈질 모래지반, 모래질 자갈지반에 대해서 모형실험이 진행되었다. 실험 결과 모래지반의 경우 급격한 함몰이 관찰되었으며, 자갈질 모래지반의 경우 지중 공동 생성 후 지표면이 함몰되는 형상이 관찰되었고, 모래질 자갈의 경우 지반 변형이 거의 발생하지 않음이 관찰되었다.
오동욱 등(2016)은 하수도관의 결함을 통해 누수가 발생한 경우 단기적인 거동에 대해 실내모형실험 및 유한요소해석 프로그램을 이용한 비교를 통해 지반함몰 모사 실험을 진행했다. 모형지반 내에 모형 하수관을 삽입하여 물을 주입했으며, 하수도관의 결함의 위치 및 하수도관 주변 지반의 상대밀도를 달리하여 실험을 진행했다. 이 연구에서 진행된 모형실험에 대한 개념도는 그림 5에 나와있다.
특히 이 연구에서는 모래지반에 대해 원심모형실험을 통해 축소모형실험과의 비교실험이 수행되었다. 이 연구에서 원심모형실험은 지구중력의 25배에 달하는 원심가속도를 모형지반에 작용시켜 수행되었다. 실험 결과 그림 8에 나온 바와 같이 모래지반의 경우 축소모형실험에서는 쐐기모양의 전체적 파괴 거동을, 원심모형실험에서는 지반 상부에서의 쐐기모양의 파괴 및 지반하부에서의좁은박스모양의파괴거동이관찰되었다.
이는 권기철 등이 모래질 자갈, 자갈질 모래에 대해 수행한 결과와 유사한 결과이다. 특히 이 연구에서는 모래지반에 대해 원심모형실험을 통해 축소모형실험과의 비교실험이 수행되었다. 이 연구에서 원심모형실험은 지구중력의 25배에 달하는 원심가속도를 모형지반에 작용시켜 수행되었다.
대상 데이터
이 실험에서 사용된 토조는 토조 하부 중앙에 5 mm 폭의 개구부가 존재하여 이를 통해 물과 토사를 배출시킬 수 있으며, 토조 전면에는 하수도관을 모사할 수 있도록 구멍을 열어서 모형하수도관을 모형지반 내에 삽입할 수 있다. 모형지반 하부의 개구부를 통해 토사를 배출시키는 경우는 총 6건에 대해 실험이 진행되었다. 이는 각각 모형지반 하부의 개구부를 개방하여 건조토가 함몰되는 경우, 불포화토로 지반을 조성하여 모형지반 상부에 모형강우를 발생시켰을 때 개구부를 통해 물과 토사가 배출시키는 경우, 모형지반에 지하수위가 존재할 때 개구부 상부에 구조물이 존재하는 경우, 모래 및 점토의 비율이 9:1인 경우, 자갈질 모래지반의 경우, 모래질 자갈지반의 경우 개구부를 통해 물과 토사를 배출시키는 경우이다.
권기철 등(2016)은 다양한 시나리오에 따른 지반함몰 거동을 모형실험을 통해 관찰했다. 이 실험에서 사용된 토조는 토조 하부 중앙에 5 mm 폭의 개구부가 존재하여 이를 통해 물과 토사를 배출시킬 수 있으며, 토조 전면에는 하수도관을 모사할 수 있도록 구멍을 열어서 모형하수도관을 모형지반 내에 삽입할 수 있다. 모형지반 하부의 개구부를 통해 토사를 배출시키는 경우는 총 6건에 대해 실험이 진행되었다.
이 실험은 상하수도관 등을 통해 누수가 발생했을 때 지속적으로 수위가 상승할 경우 지중 공동 생성 및 지반함몰 발생에 대해 모사한 실험이다. 토조의 크기는 가로 2 m, 폭 0.5 m, 높이 1.2 m이며, 토조 하부 중앙에 5 mm폭의 개구부가 존재한다. 초기수위는 토조 바닥으로부터 10 cm 위치에 존재했으며, 약 30분이 경과된 후 모형지반 내에 더 이상의 토사 유실 및 공동 확장이 존재하지 않았다.
지하철 공사는 사고현장 지표면으로부터 24 m 아래에서 진행되고 있었다. 현장의 지층은 지표면으로부터 17 m 깊이의 토사, 점토 및 암반으로 구성되어 있으며, 터널 굴착은 암반층에서 진행되고 있었다(그림 3 참고). 사고 발생 당일 새벽 4시경에 터널 막장 상부의 토사층이 벗겨지면서 점토층에 생긴 물길을 통해 지하수가 유출되었다.
이론/모형
이 현장은 복잡한 도심지 내에서 굴착 및 차수 보강이 수행되는 현장이다. 따라서 이 현장에서 굴착은 위에서부터 구조물을 설치하고 구조물 아래를 굴착하는 방식을 반복하는 Top-Down공법으로 이뤄졌으며, 굴착벽은 CIP공법으로, 굴착벽 차수는 SGR공법을 사용했다. CIP공법은 Top-Down공법의 특성상 작은 굴착장비만 사용이 가능한데다 타 공법(슬러리월 등)에 비해 경제적인 이유로 채택되었다(Jang 등, 2016; 최신규 등, 2016).
정영훈 등(2016)은가로 400 mm, 폭 140 mm, 높이 300 mm의 모형지반 조성이 가능한 소형 토조를 통해 모형지반 내 지하수가 모형지반 하부 중앙에 위치한 개구부를 통해 모형지반의 지표면까지 차오른 지하수가 배출될 때의 지반함몰 거동을 평가했다. 이 연구에서는 그림 7에 나온 바와 같이 모형지반 흙입자의 움직임을 PIV기법을 이용해 추적했다. 모래지반, 자갈질 모래지반, 모래질 자갈지반에 대해서 모형실험이 진행되었다.
성능/효과
나머지 두 건은 모형지반 내부에 결함이 발생한 모형하수관을 삽입하여 실험한 경우이며, 모형지반 내부에 지하수위가 존재할 때 모형하수관 상부에 존재하는 결함을 통해서 물과 토사가 배출되는 경우, 모형지반 내에 결함이 존재하는 모형하수관 및 누수가 발생하는 모형상수관을 삽입하여 상수관에 누수가 발생하는 경우이다. 모래 및 점토의 비율이 9:1인 경우와 모래질 자갈지반의 경우를 제외하고 이 실험에서 모든 경우에 대해서 지반함몰이 관찰되었다. 이 연구에서 진행된 모형실험에 대한 개념도는 그림6에 나와있다.
이 실험은 지중 구조물이 존재하지 않는 경우,지중 구조물이 개구부 상단에 존재하는 경우, 지중 구조물이 개구부 상단 좌측에 존재하는 경우에 대해 수행되었다. 실험 결과 그림 10에 나온 바와 같이 개구부 상단에 지중구조물이 존재하는 경우 모형지반 상부에 발생한 강우로 인해 물이 모형지반으로 침투되면서 지중 구조물 주변으로 물이 흘러 개구부로 누수가 발생했다. 이 때 물의 흐름과 함께 토사가 유실되어 지반함몰이 발생하는 메커니즘이 관찰되었다.
이 연구에서 원심모형실험은 지구중력의 25배에 달하는 원심가속도를 모형지반에 작용시켜 수행되었다. 실험 결과 그림 8에 나온 바와 같이 모래지반의 경우 축소모형실험에서는 쐐기모양의 전체적 파괴 거동을, 원심모형실험에서는 지반 상부에서의 쐐기모양의 파괴 및 지반하부에서의좁은박스모양의파괴거동이관찰되었다.
모래지반, 자갈질 모래지반, 모래질 자갈지반에 대해서 모형실험이 진행되었다. 실험 결과 모래지반의 경우 급격한 함몰이 관찰되었으며, 자갈질 모래지반의 경우 지중 공동 생성 후 지표면이 함몰되는 형상이 관찰되었고, 모래질 자갈의 경우 지반 변형이 거의 발생하지 않음이 관찰되었다. 이는 권기철 등이 모래질 자갈, 자갈질 모래에 대해 수행한 결과와 유사한 결과이다.
지금껏 언급된 연구는 주로 상하수도 결함에 따른 지반함몰을 모사하는 실험이었다. 이 실험들은 토사 및 지하수가 동시에 유출되는 경우에 대한 지반함몰 메커니즘 평가에서의 유용성을 보여주는 좋은 사례라고 할 수 있다.
이 연구에서 진행된 모형실험에 대한 개념도는 그림 5에 나와있다. 이 실험에서 하수도관을 통해 지속적인 누수가 발생할 때 지반의 상대밀도 및 하수도관 결함의 위치에 따라 지반함몰의 모양, 침하 발생 정도 등을 측정할 수 있었다. 이 때 하수도관 하부에 결함이 발생한 경우가 하수도관 상부에 결함이 발생한 경우보다 지반에 더 큰 피해를 일으킴이 관찰되었다
초기수위는 토조 바닥으로부터 10 cm 위치에 존재했으며, 약 30분이 경과된 후 모형지반 내에 더 이상의 토사 유실 및 공동 확장이 존재하지 않았다. 이후 모형지반내 지하수위를 토조 바닥으로부터 40 cm 위치까지 증가시켰으며, 이 후 모형지반 내 토사의 배출 속도가 증가함을 알 수 있었다(그림 9 참고).
후속연구
지반안정성평가를 실시할 때는 지하수 변화에 의한 영향, 지반안정성 등이 평가항목으로 제정될 예정이다. 굴착현장 주위에서 발생하는 많은 지반침하 현상 및 지반함몰 사고는 지하수 및 토사의 유출로 인해발생된 것이기 때문에 향후 지하안전법이 시행될 경우 굴착으로 인해 발생하는 지하수 흐름 변화 및 토사유실에 대한 수치해석적 평가 및 모형실험을 통한 평가에 대한 수요가 증가할 것으로 예상된다. 특히 지하수 및 토사가 함께 유실되는 경우에 대해서는 앞서 언급한 바와 같이 모형실험이 수치해석적인 방법에 대해 우위를 차지한다.
하수도관의 결함이 발생하는 이유는 지중매설관 주위의토압, 연약지반에서의 관의 부등침하, 상하수도관의 부식 등이 있으나 이 원인들이 복합적으로 발생하는 경우가 많아 원인이 불명확한 경우가 많다(최신규 등, 2016). 그러나 상하수도관에 결함이 발생한 경우 지반함몰의 메커니즘에 대해서는 국내외적으로 다양하게 연구가 진행되고 있으며 해당 연구 사례들에 대해서 곧 살펴볼 예정이다.
또한 이것은 앞으로 시행될 지하안전법으로 인해 시행해야 하는 지하안정성평가를 위한 모형실험에서 큰 이점이 된다. 그러나 이를 위해서 참고할만한 모형실험 사례가 전무하며, 따라서 본 연구에서는 실제 사례를 바탕으로 모형실험을 통한 지반안정성평가를 수행하여 참고사례로 활용할 것을 제시했다.
이 중 수직으로 지하수 및 토사의 유실이 발생하는 터널 공사 현장에서의 지반함몰 사고는 기존에 진행되었던 트랩도어 시스템을 이용한 개구부를 통한 물과 토사의 유출로 모사가 가능하나 굴착벽을 통해 토사가 유실되는 경우에 대해서는 수평으로 지하수 및 토사가 유실되는 경우에 대해서 지반함몰 모사실험이 이뤄진 바가 없다. 그러나 지하수 및 토사가 동시에 유실되어 발생하는 지반함몰 특성상 모형실험이 더 적합하므로 향후 수평방향 지하수 흐름으로 인한 지반함몰 메커니즘 평가의 경우 기존에 존재하는 토조의 개조 등을 통해 수평방향으로 물을 배수시킬 수 있는 토조의 개발 등을 통해 모형실험으로 지반함몰 메커니즘 평가를 진행할 수 있을 것이다.
그러나 지반 거동의 메커니즘 평가에는 토압, 수압, 침하 등이 중요 요소로 작용할 것이며, 해당 요소에 대한 실시간 측정은 중요한 역할을 할 것이다. 따라서 수압, 토압 등의 실시간 계측을 통한 연구 수행이 필요할 것으로 판단되며, 여기에 함수비, 유출 토사 건조질량 등에 대한 측정 및 CPT시험과 같은 기존의 측정방법 이용을 통해 더 정량화된 지반함몰 메커니즘 평가를 수행 할 수 있을 것이라 판단된다.
그러나 지금껏 지반안정성평가를 위한 모형실험이 진행된 바가 없다. 따라서 향후 지반안정성평가에 도움이 될 수 있도록 기존에 수행된 굴착으로 인한 지반 거동을 평가한 원심모형실험 사례를 참고하여 기존 현장 사례에 대해 모형실험을 통한 지반안정성평가를 수행하여 지반안정성 평가를 진행하는 방법에 대해 제시하는 것이 필요할 것으로 판단된다.
본 연구는 현재까지 진행되어 온 축소모형실험을 통한 지반함몰 메커니즘 평가 연구 동향 및 현재 본 기관에서 진행중인 축소모형실험 및 원심모형실험 기법 소개를 통해 지반함몰 메커니즘 평가 기법에 대해 정리할 것이다. 또한 본 연구를 통해 지금껏 진행된 실험 기법을 고찰하여 앞으로 시행될 지하안전관리에 관한 특별법 및 이에 따라오는 시행령 등에 대처하기 위해 축소모형실험 및 원심모형실험이 어떻게 지반 안정성 평가에 이용될 수 있을지에 대해 살펴볼 예정이다. 이를 위해먼저 실제 지반함몰사고에대해 고찰하여 이들이 어떻게 지반함몰 모형실험에 이용될 수 있을지 고찰할 것이다.
모형지반에 작용하는 응력 간에 수십 배의 차이가 발생하면서 축소모형과 원심모형실험간에는 확연한 차이가 발생하였다. 만약 이 실험이 0.3 m의 25배에 해당하는 7.5 m 깊이의 지반에 발생하는 지반함몰을 모사하기 위한 실험이었다면 원심모형실험이 실제지반에더가까운거동을보여주는실험이될것이다.
이를 위해먼저 실제 지반함몰사고에대해 고찰하여 이들이 어떻게 지반함몰 모형실험에 이용될 수 있을지 고찰할 것이다. 실제 지반함몰 사례들을 바탕으로 현재까지 진행된 지반함몰 모형실험 사례들이 실제 지반함몰 사례들을 살펴보는데 어떻게 적용될 수 있을지 살펴볼 예정이다. 여기에는 다양한 기관의 축소모형실험 및 원심모형실험을 통한 원심모형실험의 적용성에 관한 고찰이 포함되어있다.
이 시행령의 주요 내용 중 하나는 지하 20 m 이상의 터파기 혹은 터널공사 시 지반 안정성에 대한 평가를 실시하도록 하는 것이다. 이 시행령이 통과되어 시행될 경우 앞으로 수행되는 20 m 이상의 터파기 공사 및 터널공사 시 지반 안정성에 대한 평가를 진행할 것으로 예상된다.
이와 관련된 실제 사례로는 Idinger 등(2011)은 그림 12에 나온 바와 같이 원심모형실험을 이용해서 2차원 토조에서 터널 막장압이 감소할 때 토피에 따른 지반 변형 거동을 평가했다(그림 12). 향후 이와 같은 원심모형실험을 이용한 굴착 혹은 터널공사 상황에서의 지반 변형 평가 등에 대한 연구 및 지반함몰메커니즘에 대한 연구가 이뤄질 경우 모형실험을 통해 실제 현장 응력 상태를 반영한 지반안정성평가가 가능할 것으로 판단된다. 그러나 지금껏 지반안정성평가를 위한 모형실험이 진행된 바가 없다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
지반함몰 현상과 싱크홀 현상의 차이점은 무엇인가?
지반함몰은 지반을 이루고 있는 흙이 지중에서 어떤 인위적인 원인에 의해서 유실되어 지표면이 푹 꺼지는 현상을 의미한다. 지반함몰 현상은 상하수도 파열, 굴착공사 등과 같은 인위적인 원인으로 일어나는 것으로, 석회암질 기반암 상의 지반에서 석회암이 녹아서 생긴 공동으로 지표면이 푹 꺼지는 싱크홀 현상과 원인이 다르다.
지반함몰이란 어떤 현상을 의미하는가?
지반함몰은 지반을 이루고 있는 흙이 지중에서 어떤 인위적인 원인에 의해서 유실되어 지표면이 푹 꺼지는 현상을 의미한다. 지반함몰 현상은 상하수도 파열, 굴착공사 등과 같은 인위적인 원인으로 일어나는 것으로, 석회암질 기반암 상의 지반에서 석회암이 녹아서 생긴 공동으로 지표면이 푹 꺼지는 싱크홀 현상과 원인이 다르다.
지반함몰 메커니즘에 관한 연구가 주로 축소모형실험으로 진행되어 온 이유는 무엇인가?
지반 안정성 평가 방법에는 현장 조사를 통해 현장 조건을 입력하여 수치해석적 방법으로 수행하는 방법이 있다. 그러나 지반함몰 현상의 원인인자가 워낙 다양하여 수치해석만으로 모사하는 데에는 그 한계가 있으며, 특히 지중 공동생성으로 인한 지반함몰의 경우 현재 수치해석적인 방법만으로 거동을 예측 및 평가하는 것이 쉽지 않은 상황이다. 그러나 축소모형실험은 현장 지반조건, 지하 구조물의 영향 등 여러 인자들의 모사가 가능하기 때문에 실제 현장의 지반함몰 현상을 평가하는데 큰 장점을 가지고 있다. 이러한 이유들로 인해 지반함몰 메커니즘에 관한 연구는 주로 축소모형실험을 통해 진행되어 온 실정이다.
참고문헌 (16)
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조선일보 (2015), [지하가 위험하다] 지하수에 젖은 벽 만지니 '오싹'... 굴착공사장은 대형 싱크홀 主犯.
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