초록 ▼

□ 연구개요
도심지에서 발생하는 지반함몰은 주로 손상 하수관로를 통한 지하수 흐름에 의해 토사가 유출되고, 지하에 공동이 발생하면서 나타난다. 본 연구에서는 모형시험과 로지스틱 회귀분석, 그리고 수치해석적 방법을 통해, 발생 메커니즘과 영향인자의 민감도를 분석하였다.
국내 하수관 매립재료인 풍화토를 주재료로, 실사례에서 발생가능한 토사의 세립분, 다짐도, 손상부 크기, 하수관 매립 심도, 강우 강도 등의 변화 범위를 고려하여, 실규모로 모사한 토조를 이용, 시험을 수행하였으며, 특히 디지털 이미지 해석 기법을 적용함으로써

□ 연구개요
도심지에서 발생하는 지반함몰은 주로 손상 하수관로를 통한 지하수 흐름에 의해 토사가 유출되고, 지하에 공동이 발생하면서 나타난다. 본 연구에서는 모형시험과 로지스틱 회귀분석, 그리고 수치해석적 방법을 통해, 발생 메커니즘과 영향인자의 민감도를 분석하였다.
국내 하수관 매립재료인 풍화토를 주재료로, 실사례에서 발생가능한 토사의 세립분, 다짐도, 손상부 크기, 하수관 매립 심도, 강우 강도 등의 변화 범위를 고려하여, 실규모로 모사한 토조를 이용, 시험을 수행하였으며, 특히 디지털 이미지 해석 기법을 적용함으로써 시공간적 해석을 병행하였다. 시험 결과를 토대로 하수관 손상부를 통한 지하수의 유출 그리고 유입 과정에서 나타나는 지하 공동 형성과 지반 함몰 및 침하 현상을 정량적으로 평가하고, 이를 흙의 강도 특성 그리고 영향인자에 대한 심층적 분석과 연계함으로써 메커니즘을 규명하였다. 이를 기반으로 지반함몰 피해 경감을 위한, 하수관 시공 및 관리 기준의 보완 및 수정 사항을 제시하였다.
또한, 서울시 하수관 정보와 지반함몰 사례 정보를 이용하여, 사용 년수, 하수관 크기 및 형상, 매립 심도, 해발 고도, 경사도 등이 지반 함몰 발생에 미치는 영향에 대한 다변량 로지스틱 회귀 분석을 수행함으로써, 이러한 영향 인자들의 지반함몰 민감도를 평가하고 이를 예측할 수 있는 모델을 제안하였다. 그리고 이를 GIS 기법과 접목하여, 하수관 지반함몰 위험도 지도 제작 기술을 개발하였다.
더불어, 기존 수치해석법의 적용이 어려운 지반함몰 거동을 대변위 해석 기법을 적용, 분석함으로써 모형시험을 통해 규명된 지반함몰 메커니즘을 검증함과 아울러, 향후 지반공학 문제에 많은 활용이 기대되는 이 기법의 신뢰성을 확인하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
이 연구는 하수관 손상으로 유발된 지반함몰의 메커니즘 규명과 영향 요인 분석을 토대로 지반 함몰 피해를 최소화할 수 있는 설계 및 시공과 유지 관리 방안을 제안하는 것을 최종 연구 목표로 한다.
모형시험 연구를 통해 지반함몰 메커니즘을 주요 인자에 따른 효과 분석과 함께 규명, 정립하고, 이를 기반으로 하수관 시공 및 관리 기준을 제시함으로써, 최초 제안한 연구 목표를 달성하였다. 추가로 확률통계적 방법을 이용하여 지반함몰 민감도 모델과 하수관 지반함몰 위험도 지도 제작 기술을 개발한 것은 기존 목표를 상회한 성과라 할 수 있으며, 특히 처음으로 개발된, 실용적으로 크게 활용할 수 있는 구체적 기술이라는 측면에서 의미가 매우 높다. 지반함몰 메커니즘을 대변위해석 기법을 통해 분석, 확인한 연구 성과는 모형시험 결과를 해석적으로 검증하고, 새로운 수치 해석 기법의 활용성을 확인하였다는 점에서 의미가 크다고 할 수 있다.

□ 연구개발결과의 중요성
실제 상황을 최대한 반영한 모형시험을 토대로, 매립토의 역학적 특성 효과를 심층적으로 고려하여 시공간적 분석과 함께 지반함몰 메커니즘과 영향 인자를 분석한 최초의 연구이다. 이를 기반으로 하수관 매립의 설계 및 시공과 관리에 대한 기존의 경험적 기준을 보다 명확하게 파악, 보완할 수 있는 이론적 토대를 제공하였을 뿐 아니라. 실제 적용 가능한 지반함몰 경감 방안을 제시하였다. 또한 확률통계적 기법을 통한 하수관 지반함몰 모델 개발과 이를 통해 개발한 정보화 위험도 지도 제작기술은 국내외에서 처음으로 개발된 성과로서 향후, 첨단 관리 기법으로 활용될 것으로 기대되며, 국제적으로도 연구 및 관련 산업을 선도할 수 있을 것으로 판단된다. 더불어, 적용성이 확인된 대변형 해석 기법은 콘관입, 액상화 기초, 토석류 등의 지반공학적 문제들에 대한 신뢰도 높은 수치해석 기법으로 활용될 것으로 기대된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• (1) 문헌과 사례 조사를 통한 지반함몰 원인과 메커니즘 분석 ... 6
• (2) 토조 시험을 통한 지반 함몰 및 침하 메커니즘 규명 ... 8
• (3) 로지스틱 회귀 분석을 통한 지반함몰 위험도 평가 모델 및 하수관 지반함몰 위험도 지도 개발 ... 16
• (4) 지반함몰 현상의 수치적 모사를 위한 대변위 해석 ... 17
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 20
• 4. 참고문헌 ... 21
• 5. 연구성과 ... 23
• 대표적 연구실적 ... 27
• 끝페이지 ... 42