[논문]전기비저항 및 시추·검층자료의 상관해석을 통한 소규모 산사태 지역의 지질 연약대 파악

이선중; 강유경; 이철희; 전수인; 김지수

doi:10.9720/kseg.2020.1.031

전기비저항 및 시추·검층자료의 상관해석을 통한 소규모 산사태 지역의 지질 연약대 파악
Delineation of Geological Weak Zones in an Area of Small-scale Landslides Using Correlation between Electrical Resistivity, Bore, and Well-logging Data 원문보기

지질공학 = The journal of engineering geology, v.30 no.1, 2020년, pp.31 - 42

이선중 (충북대학교 지구환경과학과) , 강유경 (충북대학교 지구환경과학과) , 이철희 ((주)아시아지오) , 전수인 ((주)아시아지오) , 김지수 (충북대학교 지구환경과학과)

초록
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2014년 충남 태안 신진도리의 해안지역에서 일어난 작은 산사태 지역의 지하구조를 파악하기 위하여 전기비저항 및 하향식 탄성파탐사와 시추·물리검층을 실시하였다. 시추·검층자료에서 산사태 발생지역의 상부에 위치한 시추공 BH-2의 5~7 m 깊이에서 N값이 현저히 낮아지는 것을 확인하여 하향식 탄성파탐사를 추가 실시하고 이 깊이에서 지질 연약대가 연장되는 것으로 가정하여 하부의 시추공 BH-1 지점까지 전기비저항 탐사를 실시하였다. 8 m 내외의 두께를 갖는 150 Ω·m 이하의 저비저항 이상대는 시추·검층자료에서 해석된 세립 실트질 점토로 이루어진 풍화토층과 잘 상관되었다. 시추공 BH-2에 걸쳐있는 지질 연약대는 시추공 BH-1에 비해 상대적으로 작은 밀도 1.6~1.8 g/㎤와 150 Ω·m 이하의 비교적 낮은 전기비저항로 나타나며 포아송 비는 깊이에 따라 그 편차가 크게 나타난다. 이 지역의 산사태는 초과 강수와 이로 인한 상승 지하수면의 영향으로 물을 함유한 실트질 점토를 많이 포함하고 있는 풍화토가 전단력이 감소되어 미끄럼 활동으로 나타난 것으로 해석하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Electrical resistivity and downhole seismic surveys were conducted together with bore investigations and well-logging to examine subsurface structures in small-scale landslides at Sinjindo-ri, Geunheung-myeon, Taean-gun, Chungcheongnam-do, Republic of Korea in 2014. On the basis of the low N-values at depths of 5~7 m in borehole BH-2, downhole seismic and electrical dipole-dipole resistivity surveys were performed to delineate geological weak zones. The low-resistivity zones (<150 Ω·m) measure ~8 m in thickness and show a close depth correspondence to weathered soils consisting mainly of silty clays as identified from the bore investigations and well-logging data. Compared with weak zones in borehole BH-1, weak zones in BH-2 are characterized by lower densities (1.6~1.8 g/㎤) and resistivities (<150 Ω·m) and greater variation in Poisson's ratio. These observations can be explained by the presence of wet silty clays rich in weathered soil material that have resulted from heavy rainfall and rises in groundwater level. Downslope movements are probably caused by the sliding of wet clay that acts to reduce the strength of the weathered soil.

주제어

표/그림 (9)

그림 Fig. 1. (a) Location and geological map of the study are, (b) including the two boreholes (BH-1 and BH-2) and photographs of landslide scenes.
그림 Fig. 2. Stratigraphic cross-section reconstructed from borehole (BH-1 and BH-2) data.
표 Table 1. Classification of lithology based on the physical properties and N-values from SPT, downhole seismic survey, and γ − γ logging for the borehole BH-1
표 Table 2. Classification of lithology based on physical properties nd N-values from SPT, downhole seismic survey, and γ − γ logging for borehole BH-2
표 Table 3. Material types and their representative resistivity ranges for Kano State, Nigeria (Modified from Reynolds, 1997)
그림 Fig. 3. Topographic map showing locations of electrical dipole-dipole lines (L-1 to L-4) and boreholes BH-1 and BH-2 in the collapsed area.
그림 Fig. 4. Dipole-dipole resistivity structures for lines (a) L-1, (b) -2, (c) L-3, and (d) L-4.
그림 Fig. 4. Continued.
그림 Fig. 5. Close-ups of rsistivity structures near boreholes BH-1 and BH-2 for line (a) L-2 and (b) L-4.

AI 본문요약
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문제 정의

이 연구에서는 2014년 소규모 미끄럼사태가 일어난 충남 태안군 신진도리 붕괴사면[Fig. 1]에 대한 지질매질의 물성 정보 및 연약대를 파악하기 위해 시추 ‧ 물리검층 자료, 시추공 탄성파 속도 및 지표 전기비저항 자료를 복합해석하였다.

제안 방법

2014년 집중호우로 충남 태안 신진 도리에서 발생한 소규모 산사태와 관련된 지질 연약대를 파악하기 위하여 시추 ‧ 검층 및 전기비저항 자료들을 복합적으로 해석하였다.
깊이에 따른 암반의 역학적 특성, 지질의 구조 상태, 지하수 분포상태, 지하매질의 물성 등을 파악하기 위하여 붕괴 구간을 기준으로 상부와 하부에 각각굴착한 시추공(BH-1, BH-2)[Fig. 1b]에서 시추조사, 물리검층 및 시추공 하향식 탄성파 탐사를 실시하였다. 또한 쌍극자배열 전기비저항 탐사를 통하여 두개의 시추공 구간을 통과하는 지층구조 및 연약대를 2차원 단면으로 해석하였다.
1b]에서 시추조사, 물리검층 및 시추공 하향식 탄성파 탐사를 실시하였다. 또한 쌍극자배열 전기비저항 탐사를 통하여 두개의 시추공 구간을 통과하는 지층구조 및 연약대를 2차원 단면으로 해석하였다.
연구지역에 대한 쌍극자배열 전기비저항 탐사는 사태의 원인이 되는 주된 토사층의 미끄럼 활동이 점토의 전단강도 감소에 의해 일어날 수 있다는 점토융기 해석(Kim et al., 2001)을 참조하여 이와 관련된 지질 연약대를 파악하는데 초점을 두고 실시하였다. 탐사는 붕괴된 사면을 대상으로 측정거리 100 m인 3개 측선(L-1, L-2, L-3)과 이와 교차되는 측정거리 150 m인 1개의 측선(L-4)을 운용하였고, 이로부터 수집한 전기비저항 자료를 소프트웨어 Dipro(1996)를 이용하여 처리 ‧ 해석하고 이를 시추공 자료들과 연관시켜 지질 연약대를 파악하였다(Fig.
지하지질의 구성 물질과 그 역학적인 특성 및 깊이와 연장성을 파악하기 위하여 붕괴 구간의 상부(BH-2)와 하부(BH-1) 에 각각 약 9.5 m, 12.5 m 깊이까지 시추조사를 실시하였다[Fig. 2]. 추가적으로 같은 시추공에서 하향식 탄성파탐사 (downhole seismic survey)를 수행하여 지하매질의 P파와 S파의 속도 및 이와 관련되어 계산되는 포아송 비(Poison’s ratio)를 결정하고, \(\gamma - \gamma\) 검층으로 매질의 밀도를 파악하였다.
추가적으로 같은 시추공에서 하향식 탄성파탐사 (downhole seismic survey)를 수행하여 지하매질의 P파와 S파의 속도 및 이와 관련되어 계산되는 포아송 비(Poison’s ratio)를 결정하고, \(\gamma - \gamma\) 검층으로 매질의 밀도를 파악하였다.
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대상 데이터

연구지역에 분포하는 지질은 선캠브리아기의 변성퇴적암류 및 고기관입암류를 포함하는 중생대의 화성암류로 구성된다(Jang and Lee, 1982)[Fig. 1a]. 변성퇴적암류는 본역 서부의 고변성퇴적암류와 동부의 저변성퇴적암류로 구분되며, 양자의 관계는 변성정도의 강도에 있어서 크게 차이가 있을 뿐 아니라 상호 부정합적인 관계로 나타나고 있다.

이론/모형

지하수의 분포 및 그 함량에 민감하게 반응하고 단층 및 파쇄대 탐지, 공동 탐지, 연약대 탐지 등에 매우 효과적으로 적용되고 있는 쌍극자배열 전기비저항 탐사(electrical dipole-dipole resistivity survey)를 연약대 탐지에 활용하였다. 이 방법은 쌍극자 배열을 사용하여 지하에 흘려보낸 직류 또는 저주파 교류 전류원에 의해 만들어지는 전위차를 측정함으로써 궁극적으로 지하의 2차원 전기비저항 단면을 작성하여 지하구조를 해석하는 방법이다(Kim et al.

성능/효과

5 m 이하에서 보인다. SPT에서 얻어진 N값은 깊이가 증가할수록완만한 증가세를 보이며 6~7.8 m 구간은 5/30의 값으로 위아래의 값들보다 현저히 낮은 값을 보여 느슨한 지층 상태로 보인다.
시추조사 결과 산사태가 발생한 상부 BH-2 부근에서 약 7 m 깊이의 두께로 분포하는 토사층이 하부 BH-1 지점에서 거의 유실된 것으로 확인되었다. 이것은 불포화 토양수 및 초과 강수에 따른 지하수위 상승으로 물을 많이 함유한 실트질 점토로 인해 풍화토의 전단력이 감소되어 미끄럼 사태가 일어난 것으로 해석하였다.

참고문헌 (20)

Dipro, 1996, Electrical resistvity dipole-dipole processing software, Hisong Ltd.
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상세보기
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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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