[논문]지반함몰 위험등급 분류(GSRp)의 굴착현장 사례 연구

신상식; 임명혁; 김학준

doi:10.9720/kseg.2019.3.289

[국내논문] 지반함몰 위험등급 분류(GSRp)의 굴착현장 사례 연구
Case Studies of Ground Subsidence Risk Ratings (GSRp) Applied to the Excavation Sites 원문보기

지질공학 = The journal of engineering geology, v.29 no.3, 2019년, pp.289 - 302

신상식 ((주)지산이엔지) , 임명혁 (대전대학교 건설안전방재공학과) , 김학준 (대전대학교 건설안전방재공학과)

초록
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최근 굴착현장 인근의 지반함몰 발생사례가 증가함에 따라 사전에 지반함몰 가능성을 예측할 수 있는 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 기존 연구에 의해 개발된 굴착 전 지반함몰 위험등급 평가 시트인 GSRp를 실제 굴착 현장에 적용하여 현장 적용성을 검증하였다. 각각 다른 지반조건을 가진 5개 굴착현장에 대하여 지반함몰 위험등급을 평가한 결과, GSRp 점수는 40~79점으로 산출되어 대부분 II등급(우수지반)~III등급(양호지반)으로 분류되었다. 평가방법의 신뢰성 검증을 위하여 계측결과에 의해 실측된 수평변위량과 비교 분석하였다. 본 연구현장의 수평변위량은 허용치의 25~47%로 나타나 지반함몰 위험이 낮게 평가된 GSRp 결과와 일치하였다. 향후 지반함몰 위험성이 높은 불량한 지반을 대상으로 하는 현장 적용에 대한 연구가 진행되어 검증과 보완이 이루어진다면 GSRp 평가방법이 굴착 전 지반함몰 위험도를 예측하는 평가 도구로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

As the occurrence of ground subsidence near the excavation site increases recently, studies are being conducted to predict the possibility of ground subsidence prior to excavation. In this study, the ground subsidence risk rating for pre-excavation (GSRp) developed by the previous study was applied to actual excavation sites to verify its applicability. The final results for the evaluation of the ground subsidence risk level for five excavation sites revealed that GSRp scores were calculated between 40 and 79 points and classified mainly into grades II (Good Ground)~III (Fair Ground). In order to verify the evaluation method, the obtained GSRp grades were compared with the measured horizontal displacements. The horizontal displacements measured in five excavation sites were between 25% and 47% of the allowable displacement, which were well agreed with the low subsidence risk level obtained from GSRp calculation. It is expected that the GSRp method can be used as an evaluation tool for predicting the risk of ground subsidence before excavation if GSRp is verified and supplemented through the additional research for the poor soil with the high risk of ground subsidence.

주제어

표/그림 (12)

표 Table 1. Score by grade for factors of ground subsidence risk rating for pre-excavation (modified after lhm et al., 2018)
표 Table 2. Abbreviation and constants for weighting factors for ground subsidence risk rating for pre-excavation (modified after lhm etal., 2018)
표 Table 3. Weighting (y) by categories according to ground condition during pre-excavation (Modif ied after lhm et al., 2018)
표 Table 4. Final rating (GSRp) for ground subsidence risk
그림 Fig. 1. Geological map of the study area.
표 Table 5. Applied scores of influencing factors for excavation sites
표 Table 6. Final rating of GSRp for a site in Gongju
표 Table 7. Final rating ofGSRpfor a site in Geumsan
표 Table 8. Final rating of GSRp for a site in Sejong H9BL
표 Table 9. Finalrating of GSRp for a site in Sejong C30- 31BL
표 Table 10. Final rating of GSRpfor a site in Daejeon
표 Table 11. Comparison between GSRp final ratings and horizontal displacements

AI 본문요약
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제안 방법

5개 현장 모두 공동의 존재는 확인되지 않았으며, 공주현장과 대전현장은 토사와 암반으로 구분하여 조사하였다. 금산현장과 세종현장은 굴착심도 내 지층이 상부 매립층 및 하부 퇴적층 등 모두 토사 또는 완전 풍화(CW) 내지 심한 풍화(HW)상태의 풍화대로 이루어져 있어 상부 퇴적층과 하부 풍화대구간을 포함하는 지반조건으로 구분하여 지반함몰에 대한 위험도를 평가하였다.
본 연구에서는 기존 연구에 의해 개발된 지반함몰 위험등급 평가 시트(GSRp)를 실제 굴착 현장에 적용하여 지반함몰위험도를 평가하였다. 토사 및 암반으로 이루어진 공주와 대전현장의 GSRp 점수는 60~79점으로 산출되어 지반함몰 위험등급은 II등급의 우수지반으로 분류되었으며, 토사만으로 이루어진 금산 및 세종현장은 40~57점으로 평가되어 III~IV등급의 양호~불량지반으로 분류되었다.
지반 조건에 따른 지반함몰 위험등급을 평가하고자 개발된 GSRp의 검증을 위하여 굴착이 진행 중인 5개 현장을 대상으로 지반함몰 위험도를 산출하고 지반등급을 분류하여 계측결과에 의한 수평변위량과 비교 분석하였다. 상부 1.

데이터처리

굴착 진행 중 배면지반에 설치된 지중경사계를 이용하여 지반의 수평변위를 측정하였으며, 허용기준치에 대한 수평변위량의 비율과 최종 GSRp 점수와 비교하였다(Table 11). 계측에 의한 수평변위량은 허용치의 25~47%로 나타나 전반적으로 안전영역내의 변위만을 보이고 있어 대부분 보통~양호한 지반으로 분류된 GSRp 지반함몰 위험도 평가 결과와 유사한 결과를 나타내었다.

성능/효과

결론적으로, 굴착 전에 지반함몰 위험등급을 평가할 수 있는 GSRp 시트는 지반특성, 지하수, 파이프라인의 존재 유무와 같은 인자들을 고려하여 제안되었다. 그러나 GSRp 시트를 이용하여 계산된 특정 현장의 지반함몰 위험등급이 높더라도 현장 지반과 지하수 특성을 고려하여 흙막이 공법, 차수공법, 시공 중의 품질관리를 적절히 수행하면 지반함몰을 방지할 수 있다.
결론적으로, 굴착 전에 지반함몰 위험등급을 평가할 수 있는 GSRp 시트는 지반특성, 지하수, 파이프라인의 존재 유무와 같은 인자들을 고려하여 제안되었다. 그러나 GSRp 시트를 이용하여 계산된 특정 현장의 지반함몰 위험등급이 높더라도 현장 지반과 지하수 특성을 고려하여 흙막이 공법, 차수공법, 시공 중의 품질관리를 적절히 수행하면 지반함몰을 방지할 수 있다. 따라서 제안된 GSRp 시트는 특정 지반의 지반함몰 위험성을 굴착 공사 전에 판단하여, 굴착공사로 인한 지반함몰의 위험성을 감소시키는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
화강암이나 화강편마암 등 지반함몰 위험성이 낮은 것으로 알려진 암종의 기반암을 포함하는 지반이 흙으로만 이루어진 지반보다 지반함몰의 위험성이 상대적으로 낮은 결과를 보여 준다. 또한, 굴착심도가 깊고 지하수위가 굴착 계획면보다 높게 형성되며, 흙으로만 이루어진 굴착현장의 경우에는 GSRp 점수가 다소 낮게 산출되는 결과를 보여 굴착에 따른 지하수위 하강 폭이 크거나 흙으로만 이루어진 지반조건에서 지반함몰 위험도가 높게 평가됨을 알 수 있다.
본 5개 연구현장의 수평변위량은 허용치의 25~47%로 나타나 지반함몰 위험 등급이 대부분 II등급(우수지반)~III등급(양호지반)으로 분류된 GSRp 결과와 일치하였다. 그러나 GSRp 점수와 실측된 수평변위의 뚜렷한 상관성은 보이지 않았다.
지반 조건에 따른 지반함몰 위험등급을 평가하고자 개발된 GSRp의 검증을 위하여 굴착이 진행 중인 5개 현장을 대상으로 지반함몰 위험도를 산출하고 지반등급을 분류하여 계측결과에 의한 수평변위량과 비교 분석하였다. 상부 1.3 m를제외한 굴착심도 대부분이 암반으로 이루어진 공주현장의 경우 GSRp점수가 72~73점으로 산출되어 II등급의 우 수지반으로 분류되었으며 토사와 암반으로 구성된 대전현장과 같이 흙으로만 이루어진 타 현장의 평가 점수보다 높은 등급으로 나타났다. 화강암이나 화강편마암 등 지반함몰 위험성이 낮은 것으로 알려진 암종의 기반암을 포함하는 지반이 흙으로만 이루어진 지반보다 지반함몰의 위험성이 상대적으로 낮은 결과를 보여 준다.
상부 매립층, 퇴적토층 및 풍화대로 이루어진 토사구간과 하부 연암질의 암반으로 이루어진 대전현장은 상부 토사지반(P2)까지의 지반조건으로 산출한 GSRp 점수와 하부 암반까지 포함한 흙과 암반으로 이루어진 지반조건(P1)에 의한 GSRp 점수가 각각 59.6점과 62.0점으로 평가되었다(Table 10). 즉, 상부 토사지반(P2)만의 지반조건으로 산출한 지반등급(III)이 흙과 암반의 지반조건(P1)으로 산출한 지반등급(II)보다 다소 낮은 평가결과를 보였다.
상부 퇴적사질토 지반과 하부 풍화대 지반(P1)으로 이루어진 금산현장의 GSRp 점수는 57.5점으로 산출되어 최종 등급은 양호지반의 III등급으로 분류되었다(Table 7). 그러나 상부 느슨한 퇴적사질토층으로 이루어진 지반조건(P2)으로 평가했을 경우 51.
토사 및 암반으로 이루어진 지반조건(P1)의 GSRp 점수가 토사만으로 이루어진 지반조건(P2)의 GSRp 점수보다 높은 점수로 산출되었으며, 지하수위가 굴착면보다 낮은 경우에도 지반함몰 위험도 점수가 높게 평가되었다. 세종 C30-31BL 현장의 GSRp 점수가 지질 및 지반조건이 유사한 세종 H9BL 현장보다 약 10점 정도 낮은 결과를 보이고 있는데 이는 지하수위가 다소 높고(G.L-6.9 m) 굴착심도가 상대적으로 깊은(G.L-25 m) C30-31BL 현장의 수리지질과 관련된 카테고리의 등급점수가 낮게 평가된 결과로 보인다. 평가방법의 검증을 위하여 계측결과에 의해 실측된 수평변위량과 비교 분석한 결과, 지반함몰 등급 분류결과와 유사한 결과를 보이고 있으나 GSRp 결과와 실측된 수평변위의 뚜렷한 상관성은 보이지 않았다.
세종 H9BL 현장은 상부 퇴적토층과 하부 풍화대로 이루어진 지반조건(P2)이며, 현장 조사 결과를 토대로 지반함몰 위험도 평가를 시행한 결과, 최종 GSRp 점수는 57.2점으로 나타나 III등급의 양호지반으로 분류되었다(Table 8). 상부 퇴적토층만의 지반조건에 의한 GSRp 점수는 50.
본 연구에서는 기존 연구에 의해 개발된 지반함몰 위험등급 평가 시트(GSRp)를 실제 굴착 현장에 적용하여 지반함몰위험도를 평가하였다. 토사 및 암반으로 이루어진 공주와 대전현장의 GSRp 점수는 60~79점으로 산출되어 지반함몰 위험등급은 II등급의 우수지반으로 분류되었으며, 토사만으로 이루어진 금산 및 세종현장은 40~57점으로 평가되어 III~IV등급의 양호~불량지반으로 분류되었다. 토사 및 암반으로 이루어진 지반조건(P1)의 GSRp 점수가 토사만으로 이루어진 지반조건(P2)의 GSRp 점수보다 높은 점수로 산출되었으며, 지하수위가 굴착면보다 낮은 경우에도 지반함몰 위험도 점수가 높게 평가되었다.
토사 및 암반으로 이루어진 공주와 대전현장의 GSRp 점수는 60~79점으로 산출되어 지반함몰 위험등급은 II등급의 우수지반으로 분류되었으며, 토사만으로 이루어진 금산 및 세종현장은 40~57점으로 평가되어 III~IV등급의 양호~불량지반으로 분류되었다. 토사 및 암반으로 이루어진 지반조건(P1)의 GSRp 점수가 토사만으로 이루어진 지반조건(P2)의 GSRp 점수보다 높은 점수로 산출되었으며, 지하수위가 굴착면보다 낮은 경우에도 지반함몰 위험도 점수가 높게 평가되었다. 세종 C30-31BL 현장의 GSRp 점수가 지질 및 지반조건이 유사한 세종 H9BL 현장보다 약 10점 정도 낮은 결과를 보이고 있는데 이는 지하수위가 다소 높고(G.
토사와 암반(P1)으로 이루어진 공주현장의 굴착 전 지반함몰 위험도 평가에 의한 GSRp 점수는 76.6점으로 평가되어우수지반에 해당하는 II등급으로 분류되었다(Table 6). 상부 토사지반(P2)에 대한 평가 결과 역시 79.
L-25 m) C30-31BL 현장의 수리지질과 관련된 카테고리의 등급점수가 낮게 평가된 결과로 보인다. 평가방법의 검증을 위하여 계측결과에 의해 실측된 수평변위량과 비교 분석한 결과, 지반함몰 등급 분류결과와 유사한 결과를 보이고 있으나 GSRp 결과와 실측된 수평변위의 뚜렷한 상관성은 보이지 않았다. 향후 불량한 지반을 포함한 더 많은 사례 연구를 통하여, 개발된 GSR p에 대한 검증과 보완이 필요할 것으로 사료된다.
3 m를제외한 굴착심도 대부분이 암반으로 이루어진 공주현장의 경우 GSRp점수가 72~73점으로 산출되어 II등급의 우 수지반으로 분류되었으며 토사와 암반으로 구성된 대전현장과 같이 흙으로만 이루어진 타 현장의 평가 점수보다 높은 등급으로 나타났다. 화강암이나 화강편마암 등 지반함몰 위험성이 낮은 것으로 알려진 암종의 기반암을 포함하는 지반이 흙으로만 이루어진 지반보다 지반함몰의 위험성이 상대적으로 낮은 결과를 보여 준다. 또한, 굴착심도가 깊고 지하수위가 굴착 계획면보다 높게 형성되며, 흙으로만 이루어진 굴착현장의 경우에는 GSRp 점수가 다소 낮게 산출되는 결과를 보여 굴착에 따른 지하수위 하강 폭이 크거나 흙으로만 이루어진 지반조건에서 지반함몰 위험도가 높게 평가됨을 알 수 있다.

후속연구

그러나 GSRp 시트를 이용하여 계산된 특정 현장의 지반함몰 위험등급이 높더라도 현장 지반과 지하수 특성을 고려하여 흙막이 공법, 차수공법, 시공 중의 품질관리를 적절히 수행하면 지반함몰을 방지할 수 있다. 따라서 제안된 GSRp 시트는 특정 지반의 지반함몰 위험성을 굴착 공사 전에 판단하여, 굴착공사로 인한 지반함몰의 위험성을 감소시키는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 향후 불량한 지반을 포함한 더 많은 사례 연구를 통하여, 개발된 GSRp에 대한 검증과 보완이 필요할 것으로 사료된다.
향후 불량한 지반을 포함한 더 많은 사례 연구를 통하여, 개발된 GSR p에 대한 검증과 보완이 필요할 것으로 사료된다. 제안된 GSRp 시트는 특정 지반의 지반함몰 위험성을 굴착 공사 전에 판단하여, 굴착공사로 인한 지반함몰의 위험성을 감소하는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
따라서 제안된 GSRp 시트는 특정 지반의 지반함몰 위험성을 굴착 공사 전에 판단하여, 굴착공사로 인한 지반함몰의 위험성을 감소시키는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 향후 불량한 지반을 포함한 더 많은 사례 연구를 통하여, 개발된 GSRp에 대한 검증과 보완이 필요할 것으로 사료된다.
따라서 제안된 GSRp 시트는 특정 지반의 지반함몰 위험성을 굴착 공사 전에 판단하여, 굴착공사로 인한 지반함몰의 위험성을 감소시키는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 향후 불량한 지반을 포함한 더 많은 사례 연구를 통하여, 개발된 GSRp에 대한 검증과 보완이 필요할 것으로 사료된다.

참고문헌 (9)

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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