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수치해석을 이용한 도로함몰 예측기법
Prediction Method for Ground Collapse Using Numerical Simulations 원문보기

한국지반환경공학회논문집 = Journal of the Korean Geoenvironmental Society, v.20 no.9, 2019년, pp.5 - 11  

김희수 (Department of Civil Engineering, Kangwon National University) ,  반호기 (Department of Civil Engineering, Kangwon National University)

초록
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최근 국내 도심지 지반침하 및 함몰이 빈번히 발생함에 따라 지반침하에 대한 불안감 또한 증가하고 있다. 그로 인해 GPR를 통한 지하 공동 탐지 지반함몰 모사실험 지반의 거동을 확인하기 위한 수치해석 등의 연구가 진행되고 있다. 국내의 경우 공동위험도 평가를 최근에 마련하였으나 현재의 지반상태 파악에 초점을 두었기 때문에 향후 발생할 수 있는 지반침하 및 함몰에 대한 예측을 정량적으로 하기 힘들다. 따라서 본 연구에서는 지반침하/함몰의 기하학적 변수인 공동크기와 토피두께를 변화시키며 총 30개의 case에 대한 수치해석을 수행하였다. 이 결과를 바탕으로 현재의 상태 뿐 아니라 향후 발생할 시기를 정량적으로 예측할 수 있는 방법을 제시하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently, ground collapse in urban area has been widely paid attention as it frequently happens. To investigate the causes and suggest the measurements, many researches such as ground exploration from GPR, mock test and numerical simulations have been conducted. The proposed risk evaluation chart re...

주제어

#지반함몰   #수치해석   #위험도 평가   #정량적 분석  

표/그림 (12)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 하지만 서울시에서 제시한 공동 위험도표는 탐사를 통한 현재의 지반상태 파악에 초점을 두었기 때문에 추후 보수, 보강함에 있어 정량적인 분석을 하기에 그 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 지반의 공동 발생 위험도를 정량적으로 평가하는 방법을 개발하기 위해 지반침하와 함몰에 영향을 미치는 기하학적 변수인 공동크기와 토피두께를 변수로 하여 총 30 개의 Case로 수치해석을 수행하고 그 결과를 분석하였다. 또한 추세곡선을 이용하여 임계변위까지 남은 시간을 예측하여 공동의 위험여부와 복구시점을 결정할 수 있도록 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
일본도로의 공동 위험도표가 지닌 특징은? 5m 이내로 공동의 크기와 토피 두께만을 고려하여 위험등급을 산정하였다. 특히 일본도로의 공동 위험도표는 우기를 고려하여 보수등급을 산정한 것이 특징이다. 하지만 일본의 공동 위험도표의 경우 도로의 포장상태를 고려하지 않고 공동의 크기와 토피 두께만을 고려하여 위험등급을 산정하였기 때문에 국내(서울)의 공동 위험도표보다 판단의 정확도가 낮다.
지반침하/함몰이 발생하는 원인은 무엇인가? 최근 국내 도심지 지반침하 및 함몰이 빈번히 발생함에 따라 지반침하에 대한 불안감이 증가하고 있다. 과거에 발생한 지반침하는 자연적 현상으로 발생하는 경우가 많았으나, 최근에 발생하는 지반침하 및 함몰은 지하매설시설의 파손으로 인한 누수 발생, 지하굴착으로 인한 토사 유출 등이 주요원인으로 알려져 있다(Seoul city, 2016). 이러한 지반침하/함몰에 의한 사고는 2010년 이후 서울시에서 크고 작은 도로함몰이 연평균 약 665건 발생하였다고 조사되었다(Bae et al.
지반침하에 대한 원인규명과 대책 강구를 위한 연구 방법론은 무엇이 있는가? 지반 함몰의 발생은 인명, 재산피해 뿐만 아니라 복구에 많은 시간과 비용이 들어가기 때문에 서울시를 중심으로 원인규명과 대책에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 대표적으로 GPR를 활용한 지하 공동 탐지탐사(Chae, 2017), 지반함몰 모사실험(Ryu et al., 2017; Kim et al., 2017), 지하 공동으로 인한 지반의 역학적 거동을 확인하기 위한 수치해석 분석(Kim et al., 2016) 등에 관한 연구 중심으로 수행되고 있다. GPR를 활용하여 서울시 도로 노면하부 공동 탐지 결과 우기철에 도로함몰 사고가 70% 이상 집중되어 있으며, 발생원인은 하수관 손상에 의해 78%, 굴착공사 미흡 20%, 상수관 손상 2% 등 도로 노면 하부의 물의 흐름과 관련이 있다고 보고하였다(Chae, 2017).
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