[논문]현장 굴착 실험을 통한 사면붕괴 거동 연구

박성용; 정희돈; 김영주; 김용성

doi:10.5389/ksae.2017.59.5.101

현장 굴착 실험을 통한 사면붕괴 거동 연구
A Study on behavior of Slope Failure Using Field Excavation Experiment 원문보기

한국농공학회논문집 = Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers, v.59 no.5, 2017년, pp.101 - 108

박성용 (National Disaster Management Research Institute) , 정희돈 (Department of Regional Infrastructure Engineering, Kangwon National University) , 김영주 (Department of Statistics, Kangwon National University) , 김용성 (Department of Regional Infrastructure Engineering, Kangwon National University)

Abstract ▼ AI-Helper

Recently, the occurrence of landslides has been increasing over the years due to the extreme weather event. Developments of landslides monitoring technology that reduce damage caused by landslide are urgently needed. Therefore, in this study, a strain ratio sensor was developed to predict the ground behavior during the slope failure, and the change in surface ground displacement was observed as slope failed on the field model experiment. As a result, in the slope failure, the ground displacement process increases the risk of collapse as the inverse displacement approaches zero. It is closely related to the prediction of precursor. In all cases, increase in displacement and reverse speed of inverse displacement with time was observed during the slope failure, and it is very important event for monitoring collapse phenomenon of risky slopes. In the future, it can be used as disaster prevention technology to contribute in reduction of landslide damage and activation of measurement industry.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 산사태 발생시 지반거동을 예측하기 위한 변형률 센서를 제작하고, 현장 굴착모형실험을 통하여 사면 붕괴 거동을 고찰하고자 하였다. 본 연구로부터 얻은 결론은 다음과 같다.

가설 설정

굴착시점으로부터 약 22.1분까지는 사면의 거동에 변화가 없는 것으로 가정하였으며, 이때 발생하는 일부 변위값은 계측데이터 전송시 발생하는 전기적 신호의 노이즈 및 굴착장비 (백호)에 의한 진동으로 판단하여 고려치 않았다.

제안 방법

따라서, 본 연구에서는 기존에 개발된 사면계측시스템과 달리 저비용 고성능의 지중변위센서를 제작하여 현장모형실험을 통해 검증함으로써 사면붕괴에 따른 계측기의 적정 설치 위치를 검토하고, 사면붕괴 시점을 예측하는 방안을 고찰 하였으며, 본 연구를 통한 사면붕괴의 전조예측 분석자료들은 향후 산사태 예방 사업과 계측산업 활성화를 위한 기초 방재기술로 활용될 수 있을 것이다.

대상 데이터

본 연구에서 사용한 지중변위센서의 주재료는 외경 10 mm, 두께 1 mm의 스테인레스 스틸파이프이다. 이 파이프의 중앙부에 스트레인게이지를 부착하였으며, 이를 2 액티브 게이지 법으로 결선하여 휨변형에 대한 반응을 출력할 수 있도록 하였다.
본 연구에서 사용한 축조용 재료는 밀도가 17.9 kN/m³, 세립분 함유량은 11.5 %, 50 % 통과입경인 D₅₀은 0.85 mm이며, 통일분류법상 SW 즉 입도분포가 양호한 모래로 분류된다(Table 2 참조). 토사시료에는 불포화 상태를 재현하기 위하여 현장밀도시험 및 다짐시험을 통해 획득한 함수비를 조정하여 사용하였다.

데이터처리

지중변위센서 검정 본 연구에서는 총 3개의 변위센서를 제작하였으며 (D1, D2, D3), 각 장치의 변위-변형률 응답을 검정하였다. 한쪽을 고정단으로 하고, 자유단에 하중을 가하여 변위를 측정하는 방식의 캔틸레버보 조건을 부가한 검정방법을 사용하였으며, 하중부가에 의해 발생하는 변형과 응답변형률을 측정하였다(Fig. 2 참조).

성능/효과

(1) 변형률 센서의 길이가 800 mm이하일 때에는 전조현상, 사면붕괴 등의 특징이 명확히 나타나지 않아 사면 붕괴 예측을 위한 데이터로 사용하기에 어려우므로, 변형률 센서의 적정 길이는 최소1,000 mm 내외가 적정하며, 사면의 예상활동면 심도에 따라 제작하여 활용할 수 있을 것으로 판단된다.
(2) 사면 붕괴 과정에서 역변위의 기울기가 커질수록 붕괴위험이 커지는 것으로 판단되며, 사면 붕괴 시에 나타나는 붕괴전조구간, 일정감소구간, 최종붕괴구간은 역변위 기울기 및 수치로 정량화 할 수 있을 것으로 사료된다.

후속연구

(3) 누적변위와 역변위의 기울기를 바탕으로 사면계측 기준안을 제시하였으며, 향후 추가적인 현장실험 및 붕괴사례 데이터를 바탕으로 신뢰성 확보가 필요할 것으로 판단된다.
단, 본 제시안은 1회 실험을 바탕으로 제시한 기준안이므로, 향후 추가적인 현장실험 및 붕괴사례 데이터를 바탕으로 신뢰성 확보가 필요할 것으로 판단된다.
향후 다양한 지반조건에 대한 실험을 통해 한국지형에 맞는 전조현상의 정의와 분석기법의 확립이 필요하며, 그 결과는 한국형 급경사지 주민대피 관리기준 정립과 관련 계측산업 활성화를 위한 중요한 방재기술로 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	정부에서 산사태 피해 예방 및 경감을 목표로 내세우고 있는 주요 정책은?	정부는 산사태 피해 예방 및 경감을 목표로 위험지역의 사전예방 및 신속대응 체계 구축, 재발 방지를 위한 원인조사 및 복구역량 강화 등을 주요 정책으로 내세우고 있다. 이와 함께 유관 기관에서는 사면재해 위험지구 선정과 급경사지 붕괴지역 선정을 통해 산사태 예방 사업을 시행 중에 있다 (Swang et al.
	산사태 발생 시기의 예측에서 가장 효율적인 방법은?	산사태 발생 시기의 예측은 궁극적으로 산사태 경보를 발령하고, 인명 및 재산피해를 경감시키기 위해 반드시 필요하며, 이를 위해서는 산사태 발생위험사면에 대한 실시간 모니터링이 가장 효율적인 방법이다. 국내 산사태 유관기관에서는 산사태 위험도 예측 및 평가, 대책공법 관련 기술에 대한 집중적인 연구를 수행하고 있는데 그동안 수행된 예측 및 평가 연구는 산사태 발생지점을 대상으로 하며, 발생시기에 대한 예측 연구는 아직 미미한 실정이다 (Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources, 2015).
	국지성 집중호우로 인해 강우지역을 중심으로 많은 산사태 피해가 발생하면서 필요한 것은?	산사태로 인한 피해는 매년 7월부터 9월 사이 태풍 및 집중 호우가 발생하는 시기에 주로 발생하고 있으며, 최근에는 세계적인 기상이변으로 인한 국지성 집중호우로 인해 강우지역을 중심으로 많은 산사태 피해가 발생하고 있다. 이러한 기상 이변으로 인한 산사태는 매년 증가하고 있는 실정이므로, 산사태로 인한 경제적 손실을 지속적으로 경감시킬 수 있는 산사태 모니터링 기술의 발전이 절실히 필요한 실정이다 (Kim, 2015).

참고문헌 (7)

Kim, Y. S., 2015. Development of slope failure forecasting and warning system, Research Institute Report (in Korean).
Korea Forest Service, 2013. A Study on integrated management for hazards of landslide (in Korean).
Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources, 2014. Development of an integrated early detection system of landslides based on a real-time monitoring, Research Institute Report (in Korean).
Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources, 2015. Technology Development of Landslide Rapid Detection based on a Real-time Monitoring, Research Institute Report (in Korean).
Swang, Y. W., D. H. Lim, B. G. Chae, and J. Choi, 2016. Business Ecosystem-focused Commercialization Strategy for Real-time Monitoring and Detection Technology for Landslides, The Journal of Engineering Geology 26(2): 223-233

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Tamate, S., T. Hori, C. Mikuni, K. Itoh, N. Kikkawa, and N. Suemasa, 2013. A Large Scale Model Test on Detection of Potential Risk of Slope Failure by Monitoring of Shear Strain in Shallow Section, Journal of Japan Society of Civil Engineers 69(3): 326-336.
Voight, B., 1988. A method for prediction of volcanic eruption, Nature 332(6160): 125-130.

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