중력탐사는 지하의 밀도 분포를 구하는 탐사법이므로 지하의 빈 공간의 탐지나 기반암의 견고성을 파악하는 데 직접적인 정보를 제공하므로, 고정밀 중력탐사는 지하공동, 터널, 채굴적 등의 탐지에 효과적으로 적용될 수 있다. 이 논문은 석회암 공동 탐지, 폐갱도 탐지 그리고 사력댐의 밀도 구조 등 3가지 실제 탐사 사례를 통하여 고정밀 중력탐사가 천부 토목 조사와 구조물 안정성 조사에 유용하게 활용됨을 보여주고자 한다.
중력탐사는 지하의 밀도 분포를 구하는 탐사법이므로 지하의 빈 공간의 탐지나 기반암의 견고성을 파악하는 데 직접적인 정보를 제공하므로, 고정밀 중력탐사는 지하공동, 터널, 채굴적 등의 탐지에 효과적으로 적용될 수 있다. 이 논문은 석회암 공동 탐지, 폐갱도 탐지 그리고 사력댐의 밀도 구조 등 3가지 실제 탐사 사례를 통하여 고정밀 중력탐사가 천부 토목 조사와 구조물 안정성 조사에 유용하게 활용됨을 보여주고자 한다.
Gravity method produces subsurface density distribution, which is direct information of soundness of basement. Therefore, microgravity is one of the most effective method for detections of limestone cavities, abandoned mine-shafts and other tunnels, The paper show the effectiveness of microgravity b...
Gravity method produces subsurface density distribution, which is direct information of soundness of basement. Therefore, microgravity is one of the most effective method for detections of limestone cavities, abandoned mine-shafts and other tunnels, The paper show the effectiveness of microgravity by three different field cases.
Gravity method produces subsurface density distribution, which is direct information of soundness of basement. Therefore, microgravity is one of the most effective method for detections of limestone cavities, abandoned mine-shafts and other tunnels, The paper show the effectiveness of microgravity by three different field cases.
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문제 정의
무안읍용월리 덕보들에서 지반침하의 원인이 되는 석회암용식에 의한 공동발달 상황을 조사하기 위하여 중력 탐사를 하였다. 이 지역은 충적층 하부에 옥천 충군의 석회암이 발달된 지역으로 시추 결과에 의하면 석회암의 용식에 의한 지하공동이 발달된 것으로 보인다.
본 논문은 지반침하의 원인이 되는 석회암 공동탐사, 오래된 폐갱도 탐지 그리고 사력댐의 밀도 구조 등 3가지 실제 탐사 사례를 소개함으로써 고정밀 중력 탐사가 지하공동 이나 이완대 등의 저밀도대를 파악하고, 토목설계를 위한 기반 암 조사에 활용되며, 대규모 구조물의 안전성 조사에도 활용될 수 있음을 보여주고자 한다.
제안 방법
댐은 그 안전성이 가장 크게 요구되는 구조물이어서 댐의 누수 및 침하에 대한 우려는 운문댐과 같이 가끔 사회적 이슈가 되기도 한다. 고정밀 중력 탐사가 댐의 밀도 구조의 확인을 위하여 적용될 수 있는지 사력댐에서 pilot survey를 수행하였다.
기존의 중력 탐사가 대규모 광역지질 구조조사에 널리 이용되어 왔지만, uGal 단위의 고정밀 중력 탐사는 지하공동의 탐지, 기반 암의 건전도 평가, 구조물의 밀도분포 확인 및 모니터링을 통한 안정성 평가 등 천부의 소규모 지질이상 구조의 확인에 효과적으로 적용될 수 있다는 것을 몇 가지 현장 사례를 통하여 보여주었다.고정밀 중력탐사는 지 하공동의 확인뿐 아니라 지하공동의 발달상태도 예측할 수 있었으며, 현장 탐사 조건이 상당히 나쁜 경우에도 상당히 좋은 자료를 얻을 수 있었으며, 특히 구조물의 안정성 확인을 위해서는 시간 모니터링이 효과적인 방법이 될 수 있다는 것을 제안한다.
3차원의 경우는 문제가 더욱 심각해진다. 이 연구에서는 중력 역산의 비유일성 문제를 해결하는 방안으로서 오일러 디컨 벌루션으로 이상체의 위치정보를 얻어, 오일러 방정식의 해 주위의 일정 범위 이내의 모델 공간만을 추려서 역산 모델 공간을 형성하는 방법을 고안하였다. Fig.
잔여부게 중력 이상으로부터 ASA (adaptive simulated annealing) 을 이용한 3차원 역산을 통하여 댐의 밀도 분포도를 작성하였다 (Fig. 4(b)).
전남 화순군 유치-이양간 지방도공사 설계와 관련하여 신석리 야산에서 과거가행되었 던 것으로 알려진 소규모 탄광의 폐갱도 또는 채굴적의 확인을 위하여 고정밀 중력 탐사 를 수행하였다. 폐광산에 대한 어떠한 도면도 남아 있지 않고, 50여년 전에 실제로 가행되었고, 폐광 당시에 발파로 막았다는 입구의 위치를 근처 의 지형과 비교하여 추정할 수 있을 뿐이었다.
이 지역은 충적층 하부에 옥천 충군의 석회암이 발달된 지역으로 시추 결과에 의하면 석회암의 용식에 의한 지하공동이 발달된 것으로 보인다. 중력계는 정밀도 10 uGal인 Scintrex AutoGrav CG—3이며, 측 점의 좌표는 Trimble GPS 5700과 Leica Total Station 1100 광파 측량기를 이용하였는데, 측량에 의한 중력값 오차를 1 uGal 이내로 유지되도록 하였다. 측점 간격은 5m이고 측선간격 은 대체로 30m 정도이다.
탐사가 요구하는 정밀도가 매우 높으므로 측 점의 간격은 예상 폐갱도 근처에서는 Im로 하였고, 멀어지면서 차차 2m~3m로 하여, 모두 6개 측선에 걸쳐 총 153 측점에서 중력을 측정하였다. 현장의 평균 경사가 약 38° 이고 지표 상황이 열악하여, 측선 및 측점을 사전에 개척해야 하였으며, 측 점을 잘 다지고 말목을 박아 위치를 고정하여 측량과 중력 측정에서 지표의 흔들림에 의한 오차를 없애도록 하였다.
탐사가 요구하는 정밀도가 매우 높으므로 측 점의 간격은 예상 폐갱도 근처에서는 Im로 하였고, 멀어지면서 차차 2m~3m로 하여, 모두 6개 측선에 걸쳐 총 153 측점에서 중력을 측정하였다. 현장의 평균 경사가 약 38° 이고 지표 상황이 열악하여, 측선 및 측점을 사전에 개척해야 하였으며, 측 점을 잘 다지고 말목을 박아 위치를 고정하여 측량과 중력 측정에서 지표의 흔들림에 의한 오차를 없애도록 하였다.
이론/모형
4(a)는 잔여 중력이상을 주출한 과정을 보여준다. 지형효과는 댐에서 5km 이내에서 는 30m X 30m 격자망을 구성하여 삼각요소법으로 계산하였으며, 호수의 물에 의한 효과도 고려하였다. Fig.
성능/효과
실제로 갱구를 폭파했다는 당시 관련자의 증언과 일치하는 것이 아닌가 생각된다. (2) 측선 A와 B에서는 예상 갱도와 일치하는 저밀도 대가 없고, 오히려 고밀도를 보인다. 이것은 측선 L과 같이 이미 갱도가 무너진 상태인데다가 그 깊이가 더 깊기 때문에 전혀 탐지되지 않는 것일 것이다.
이것은 측선 L과 같이 이미 갱도가 무너진 상태인데다가 그 깊이가 더 깊기 때문에 전혀 탐지되지 않는 것일 것이다. (3) 측 선C를 따라서 최대-50 uGal 정도의 띠 모양의 강한 저밀도 이상 대가 탐지되었다. 이것은 갱도를 굴진하다가 옆으로 채 탄 갱도를 굴진하였거나, 그 근처에 채탄 작업에 의한 채굴 공동이 존재한다고 생각할 수 있다.
기존의 중력 탐사가 대규모 광역지질 구조조사에 널리 이용되어 왔지만, uGal 단위의 고정밀 중력 탐사는 지하공동의 탐지, 기반 암의 건전도 평가, 구조물의 밀도분포 확인 및 모니터링을 통한 안정성 평가 등 천부의 소규모 지질이상 구조의 확인에 효과적으로 적용될 수 있다는 것을 몇 가지 현장 사례를 통하여 보여주었다.고정밀 중력탐사는 지 하공동의 확인뿐 아니라 지하공동의 발달상태도 예측할 수 있었으며, 현장 탐사 조건이 상당히 나쁜 경우에도 상당히 좋은 자료를 얻을 수 있었으며, 특히 구조물의 안정성 확인을 위해서는 시간 모니터링이 효과적인 방법이 될 수 있다는 것을 제안한다.
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