[논문]단양 지질공원 내의 산사태 유형과 특징

문성우; 김호근; 서용석

doi:10.9720/kseg.2023.3.427

[국내논문] 단양 지질공원 내의 산사태 유형과 특징
Types and Characteristics of Landslides in Danyang Geopark 원문보기

지질공학 = The journal of engineering geology, v.33 no.3, 2023년, pp.427 - 438

문성우 (충북대학교 지구환경과학과) , 김호근 (단양군청 환경과) , 서용석 (충북대학교 지구환경과학과)

초록
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본 연구에서는 다양한 암종이 분포하는 단양 지질공원 내에서 발생한 산사태를 대상으로 야외지질조사를 통해 유형을 분류하고, 샘플링 및 실내 시험을 통해 산사태 구성 물질의 역학적‧수리학적 특성을 분석하였다. 토석류 산사태 유형은 석회암 및 대리암, 셰일, 반상변정질 편마암 지역에서 발생하였으며, 석회암 및 대리암 지역에서는 카렌지형의 영향을 받아 암반과 암반 사이의 토사가 붕괴되는 형태로 다른 두 지역의 산사태와 구분된다. 토질시험 결과에서는 조립질 함량이 많은 편마암 풍화토가 다른 두 지역의 풍화토에 비해 내부마찰각이 높고 점착력이 작으며 투수계수가 큰 특징을 보인다. 암반 산사태 유형은 천매암, 사암, 역암 지역에서 발생하였으며, 천매암 지역에서는 평면파괴 형태가, 사암 지역에서는 부석형 낙석 형태가, 역암 지역에서는 전석형 낙석 형태가 발달하고 있다. 천매암의 전단강도는 동일한 암질의 타 암종에 비해 훨씬 낮게 나타나며, 역암의 슬레이크 내구성 지수는 타 암종과 유사하나 시험 전‧후 시료의 상태를 비교하면 기질부의 차별풍화 및 이로 인한 역의 탈락 형태가 뚜렷이 관찰된다. 본 연구의 결과는 지질특성별 산사태 유형에 따른 적절한 보강방안 및 방재대책을 수립하는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

We carried out a geological survey to classify the types of mass movement in Danyang Geopark (where various rock types are distributed) and analyzed the mechanical and hydraulic characteristics of landslide materials using a series of laboratory tests. Debris flows occurred in areas of limestone/marble, shale, and porphyroblastic gneiss, and limestone/marble landslides were distinguished from the others through the presence of karren topography. Soil tests showed that soil derived from weathered gneiss, which has a higher proportion of coarse grains, has a higher friction angle, lower cohesion, and larger hydraulic conductivity than soils from areas of limestone/marble, and shale. Rock failure mass movements occurred in areas of phyllite, sandstone, and conglomerate and were subdivided into plane failure, block-fall, and boulder-fall types in areas of phyllite, sandstone, and conglomerate, respectively. The shear strength of phyllite is much lower than that of the other types of rock, which have similar rock quality. The slake durability index of the conglomerate is similar to that of the other rock types, which have similar degrees of weathering, but differential weathering of the matrix and clasts was clearly observed when comparing the samples before and after the test. This study can help establish appropriate reinforcement and disaster prevention measures, which depend on the type of mass movement expected given the geological characteristics of an area.

주제어

표/그림 (15)

그림 Fig. 1. Geological map and photographs of the study area. Field surveys and sampling were conducted in six locations (modified from Won and Lee, 1967).
그림 Fig. 2. Photographs of thin sections, (a) Limestone, (b) Phyllite, (c) Shale, (d) Sandstone, (e) Conglomerate, and (f) Porphyroblasticgneiss under cross-polarized light. Cal:Calcite, Qtz:quartz, Bt:biotite, F:feldspar, Ab:albite, and Rf rock fragment.
그림 Fig. 3. Photographs of weathering in limestone and marble areas.
그림 Fig. 4. Annotated photograph of a debris flow in an area of Paleozoic limestone and marble.
그림 Fig. 5. Annotated photograph of a debris flow type in an area of Paleozoic shale.
그림 Fig. 6. Comparison of photographs taken before and after a landslide (modified from Naver, 2020).
그림 Fig. 7. Annotated photograph of a debris flow in an area of Precambrian porphyroblastic gneiss.
그림 Fig. 8. Outcrop photograph and thin section microphotograph of a fault zone in an area of Precambrian porphyroblastic gneiss.
그림 Fig. 9. Sketch (JARA, 2000) and photograph of a block fall (mode III).
표 Table 1. Results of laboratory tests for each soil sample
그림 Fig. 10. Sketch (JARA, 2000) and photograph of a block fall (mode II).
그림 Fig. 11. Sketch (JARA, 2000) and photograph of a boulder fall (mode I).
표 Table 2. Results of direct shear tests on phyllite and slake d니rabHity tests on conglomerate
그림 Fig. 12. Photographs after slaking durability tests on the conglomerate. In (a) and (b), only matrix part were eroded, making the water cloudy, (c) Sample where a clast fell during the test because the matrix was eroded.
그림 Fig. 13. Photograph showing the highest water level (dashed yellow line) of the river during the rainy season. Abundant floating material, including branches, is hanging on the rockfall barrier.

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 단양지역에서 발생된 다수의 산사태를 대상으로 야외지질조사를 통해 유형을 분류하였으며, 지질조사 결과, 샘플링 및 실내 시험(물성시험, 입도분포시험, 직접전단시험, 변수위투수시험, 절리면전단시험, 슬레이크 내구성시험)을 통해 유형별 산사태의 발생특성 및 물리 ‧ 역학적 특성을 설명하고자 한다.

제안 방법

본 연구에서는 선캠브리아, 고생대, 중생대, 신생대의 지질이 모두 나타나는 단양 지질공원 내에서 발생한 산사태를 대상으로 야외지질조사를 통해 지질조건에 따른 산사태 유형을 분류하고, 샘플링 및 실내 시험을 통해 산사태 구성물질의 물리 ‧ 역학적 특성을 파악하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다.

대상 데이터

본 연구지역 중 고생대 사암과 역암이 분포하는 지역은 남한강 바로 옆 하천 노두로써, 장마로 인해 남한강의 수위가 급격히 상승하면서 물에 완전히 침수되는 독특한 형태의 풍화를 받는다. Fig.
연구지역인 충청북도 단양군은 2020년도 7월에 군 전체 지역이 국가지질공원으로 지정된 곳이며, 국내에서는 13번째로, 충청도에서는 첫 번째로 인증받은 지질공원이다. 이곳에는 도담삼봉, 고수동굴, 다리안 계곡, 사인암, 석문 등 다양한 지질명소가 존재하며, 선캠브리아기부터 고생대, 중생대, 신생대의 지질이 모두 나타나는 것이 특징이다.

성능/효과

(1) 연구지역에서 발생한 산사태를 크게 토석류 유형과 암반 산사태 유형으로 구분하였으며, 모암이 석회암&대리암, 셰일, 반상변정질 편마암인 지역에서 토석류 산사태가 발생하였고 모암이 천매암, 사암, 역암인 곳에서 암반 산사태가 발생하였다.
(2) 토석류 산사태의 특성을 모암별로 살펴보면, 석회암 및 대리암 지역에서는 카렌지형 특성으로 인해 암반과 암반 사이에 존재하는 토사가 소규모로 붕괴되는 형태를 보이며, 셰일 지역 및 편마암 지역에서는 토층에서 원호파괴 후 계곡부를 따라 토석류가 내려오는 형태로 관찰된다. 단, 셰일 지역에서는 하류부로 갈수록 토층이 얇아져 토석류의 규모가 줄어드는 반면, 편마암 지역에서는 토층이 2~3 m로 일정하게 유지되어 하류부로 갈수록 토석의 공급이 많아져 대규모로 발달하고 있다.
(3) 풍화토를 대상으로 실내시험을 진행한 결과, SW로 구성된 편마암 풍화토가 SP 내지 SP-SM으로 구성된 석회암&대리암 및 셰일 풍화토에 비해 조립질 함량이 많아 내부마찰각은 크지만 점착력이 작으며, 투수계수도 높게 나타나는 특징을 보인다.
(4) 암반 산사태의 특성을 모암별로 살펴보면, 천매암 지역에서는 사면과 아평행하게 발달하는 엽리면에 의해 평면파괴가 발생하였으며, 사암 지역에서는 층리 및 수직 절리들로 인해 암반 블록이 형성되어 부석형 낙석의 형태로 산사태가 발생한다. 역암 지역에서는 기질부의 차별풍화로 인한 역의 탈락으로 전석형 낙석의 형태가 나타난다.
(5) 암석 샘플을 대상으로 실내시험을 진행한 결과, 천매암의 엽리면 전단강도(내부마찰각 및 점착력)는 타 암종(화강암, 편마암, 퇴적암, 화산암)에 비해 매우 낮은 값을 보이며, 이는 천매암의 엽리를 구성하는 운모류가 전단에 취약한 특징을 갖기 때문인다. 또한, 역암을 대상으로 슬레이킹 내구성 시험을 수행한 결과, 동일한 풍화 상태의 타 암종과 비교하여 슬레이크 내구성 지수는 큰차이를 보이지 않으나 침식 특성이 세립의 기질부가 먼저 풍화받으면서 수조가 탁해지고 이후 역이 떨어지는 형태를 보인다.
(5) 암석 샘플을 대상으로 실내시험을 진행한 결과, 천매암의 엽리면 전단강도(내부마찰각 및 점착력)는 타 암종(화강암, 편마암, 퇴적암, 화산암)에 비해 매우 낮은 값을 보이며, 이는 천매암의 엽리를 구성하는 운모류가 전단에 취약한 특징을 갖기 때문인다. 또한, 역암을 대상으로 슬레이킹 내구성 시험을 수행한 결과, 동일한 풍화 상태의 타 암종과 비교하여 슬레이크 내구성 지수는 큰차이를 보이지 않으나 침식 특성이 세립의 기질부가 먼저 풍화받으면서 수조가 탁해지고 이후 역이 떨어지는 형태를 보인다.
13은 장마 이후 하천변 노두에서 촬영한 사진으로 낙석방지책에 최상단까지 나무가지 등 부유물이 걸려있으므로, 남한강의 최대 수위가 낙석방지책 상단까지 이르렀음을 지시한다. 암반이 주기적으로 침수되는 형태는 강우에 의한 영향보다 낙석을 더쉽게 유발할 수 있으며, 이는 단양군에서 동일한 암질이 분포하는 다른 지역보다 하천변 노두에서 유난히 낙석이 더 빈번하게 발생되는 이유인 것으로 판단된다.

후속연구

본 연구의 결과는 다양한 산사태 유형을 지질특성과 관련하여 설명할 수 있으며, 지질공원 관리차원에서 분포 암석에 따른 적절한 보강방안 및 방재대책을 수립하는데 활용될 수 있다.

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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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