토사면의 붕괴는 매년 해빙기와 여름철 집중호우기에 자주 발생한다. 본 연구는 지반의 거동에 대한 원인을 분석하고 향후 사면 붕괴의 거동을 예측하기 위하여 상시 계측시스템을 도입한 현장에서 수집된 자료를 해석한 것이다. 연구방법으로 현장조사와 계측결과를 종합적으로 검토하여 붕괴 규모 및 붕괴 메카니즘을 분석하였다. 또한, 현장에 설치된 상시 계측시스템 전송 자료 분석과 수반하여 안정성 해석을 수행하였다. 본 절토사면은 총 17개의 신축계 센서를 설치하여 계측을 실시하였으며, 그 결과, 총 3회의 지반 변위가 발생하였고 부분적으로 다수의 인장균열이 발생하였다. 사암과 세일로 구성된 본 절토사면에서 집중호우와 하부 지지력 상실에 기인하여 초기 거동이 시작되었다. 지반거동 특성의 정량적 분석을 위하여 총 5개의 측선을 구성하여 계측을 실시하였다. 계측결과를 종합하여 보면 대책공법이 기 시공된 구간에서는 매우 미미한 변이가 발생되었으나, 대책방안이 마련되지 않은 구간에서는 최대 400mm이상의 변위가 진행되고 있다. 변위 자료와 강우자료의 분석결과 지반의 거동과 강우와는 밀접한 관계가 있는 것으로 판단되었다. 지반의 포화도를 변화하면서 안정성 해석을 실시한 결과, 지반 포화도가 55%이상 일때부터 안전율이 1.0이하로 나타나는 것을 알 수 있다. 현재의 지반거동 추이는 오차 범위내에 속하는 안정한 단계로 판단되어지나, 향후 동절기의 외부온도 변화와 동반하여 지반의 변동이 우려되므로 인하여 지속적인 관찰과 자료 분석이 수행되어야 할 것으로 판단된다.
개착과정에서 대규모 인장균열이 발생한 암반사면의 파괴거동 양상을 분석하였다. 사면지역 암반의 구조적 특성분석을 위하여 전기비저항 탐사를 수행하였으며, DOM 시추작업을 수행하여 불연속면의 방향성과 시추공 내의 출현위치를 측정하였다. 회수된 코어를 관찰하여 개착면 및 인근 자연사면의 파괴 거동이 진행되었을 것으로 추측되는 예상 활동면의 존재성을 확인하였으며, 협재된 팽윤성 점토광물의 조성을 XRD 회절분석을 통하여 조사하였다. 사면 안정성 분석은 사면지역에 표출되는 절리들의 trace 분포 및 방향성을 고려하여 수행하였으며, 사면파괴를 유발시킬 수 있는 절리들의 시추공 내에서의 위치 및 방향성에 의거하여 심도별 지반 거동특성을 분석하였다. 시추공 별 예상 파괴 활동면의 3차원 위치 좌표에 의거하여 구역별 거동 벡터를 산정하고 예상되는 전체적 인 사면거동 양상을 고찰하였다.
The purpose of this case study is stability security in Talus and Coal Shale. The failure possibility of Talus area is high because of ground loss. The Coal Shale area is very week and large scale sliding possibility is high.
강우시의 비탈면 설계에서는 강우특성변화에 따라 지하수위가 지표면에 위치하는 것으로 가정한다. 또한, 안정성 검토는 비탈면 설계시 대절토 비탈면을 대상으로 수행하는 반면, 안정성 검토가 수행되지 않는 비탈면에 대해서는 설계기준에 규정된 표준 경사가 적용된다. 강화된 지하수위 적용기준에도 불구하고 강우시 비탈면의 규모와 관계없이 비탈면 붕괴가 지속적으로 발생되고 있다. 붕괴원인을 조사하기 위하여 본 연구에서는 지반 조건별로 건기시와 우기시에 대하여 국내 시방기준에서 제안하고 있는 토사 비탈면의 표준경사에 대하여 안정성을 검토하였다. 시방기준에서 제시된 비탈면 표준경사는 건기시나 우기시 모두 안정해야 함에도 불구하고, 검토 결과는 많은 경우에서 기준 안전율이 얻어지지 않는 것으로 나타났다. 건기시의 경우는 전체 검토대상 조건에 대하여 약 50% 이상, 우기시의 경우 약 65% 이상이 기준 안전율을 만족하지 못하였다. 이러한 결과를 바탕으로 본 논문은 현 설계기준의 문제점을 지적하고 대책수립을 위한 방안을 제안하고 있다.
우리나라는 70%가 산지로 구성되어있으며, 매년 집중호우로 인한 사면붕괴가 발생하여 연평균 60여명의 인명피해와 수 천억원 이상의 재산피해가 발생하고 있다. 그러므로 본 연구에서는 사면붕괴의 근본적인 원인을 파악하기 위해 기존 사면관련 102권의 설계보고서 분석하였으며, 그 결과 각 기관들이 제시하고 있는 절취사면 관련 설계기준은 복잡한 국내의 지질조건을 적절히 고려할 수 없는 것으로 판단되었고, 검토된 보고서들은 각 기관들이 제시한 설계기준을 제대로 시행하지 않거나 형식적으로 설계를 실시한 것으로 나타났다.
대한민국 국도변에는 수많은 절토사면이 분포하고 있으며 해마다 크고 작은 절토사면 붕괴로 인해 피해가 발생하고 있다. 한정된 예산을 사용하여 수많은 절토사면을 효율적으로 관리하기 위해서는 위험도가 높은 절토사면부터 관리하는 것이 필요하다. 이를 위해서는 각각의 절토사면에 대하여 위험도를 손쉽게 평가할 수 있는 방법이 필요하다. 본 논문에서는 절토사면 현황조사 자료로부터 산출된 위험도 점수를 활용하여 절토사면 관리의 효과성을 검증하고자 하였다. 절토사면 현황조사는 정밀조사와는 달리, 기본적인 육안 조사를 통하여 절토사면에 대한 여러 가지 특징을 조사하는 것으로써 절토사면 유지관리의 기본이 되는 기초 자료를 수집하는 것이다. 현황조사 자료는 절토사면의 일반현황, 절토사면 특성, 조사자 소견으로 구성되며 조사된 자료로부터 절토사면의 위험도 점수를 산정한다. 본 논문에서는 10,461개의 국도변 절토사면 현황조사 자료를 이용하여 위험도 점수를 계산하고 위험도 점수 활용의 효과성 검증을 위하여 붕괴된 절토사면의 위험도 점수와 비교하였다. 연구 결과, 붕괴가 발생한 절토사면의 경우, 위험도 점수가 높은 구간에 많이 분포하고 있음을 알 수 있었다. 이는 현황조사 자료로부터 산출한 위험도 점수로부터 잠재적으로 위험한 사면을 관리하는 것이 상당부분 신뢰할 수 있음을 시사하며 많은 수의 절토사면을 관리하는데 효과적으로 활용될 수 있음을 의미한다.
Korea has been suffering from various natural disasters. Slope-stability related disasters such as landslides usually occur during typhoon and torrential rain season. Types of slope-stability related disasters can be classified as failures in cut slopes along constructed roads, landslides in natural terrain, and retaining structure failures in urban area. This paper summarizes human casualties for the last 29 years in Korea, reviews field studies for the disaster sites that caused human casualties due to torrential rains in the Summer of 2005, analyzes causes of slope-stability related disasters and includes recommendations for an effective management system.
About 70% of Korea consists of mountainous areas, and during the construction of many roads and railroads, cut slopes are inevitably formed. The rainy season, frost heaving in winter, and thawing in spring can all cause rockfalls and landslides. The failure of these slopes is increasing every year, causing damage to vehicles, personal injury and even death. To protect people and property from such damage, a real-time monitoring system is needed to detect the early stages of slope failures. The GMG placed TRS sensor units in the slopes to monitor them in real-time. But due to its reliance on data lines and power lines, the system is vulnerable to lightning damage. The whole system can be damaged by a single lighting strike. Consequently, for the purposes of this paper we propose the use of the Ubiquitous Sensor Network (USN) which follows the IEEE 802.1.4. By using the USN system we can minimize lightning damage and can monitor the movement of the slopes consistently.
급경사($65^{\circ}{\sim}85^{\circ}$)로 자연환경에서 장기간 안정한 상태로 유지되고 있는 깎기 또는 자연 상태의 암반사면이 다수 존재한다. 설계 실무측면에서 이와 유사한 암반상태 및 지질구조로 이루어진 지반을 양호한 연속체 암반사면으로 정의하고 있으며, 이 암반사면의 경사 결정 과정 중에 설계 및 시공 초기 단계의 안정해석 절차 단계에서 연속체 암반의 지반특성 평가방법을 수립하는 것이 중요하게 될 것이다. 이 연구에서는 급경사로 설계 가능한 양호한 연속체 암반사면의 안정해석 과정에서 지반정수 적용에 필요한 강도정수를 Hoek-Brown 파괴기준을 활용하여 실무적으로 산정하는 방안을 제안하고 이와 함께 급경사 암반사면의 안정해석을 통해 설계 적용성을 평가하였다. 기존 강도정수 산정방법은 작은 구속응력 변화에도 H-B파괴 포락선에 상응하는 등가 M-C강도정수가 민감하게 변화하므로 설계에서 실무적으로 활용하기가 부적합하였다. 이 문제점을 보완하기 위해 등각분할법으로 등가 M-C강도정수를 산정하는 방안을 제시하였다. 등각분할법의 설계 적용성을 확인하기 위해 기존 실시설계 현장에서 조성된 깎기 사면의 경사 변화에 따른 안전율 및 변위 결과를 검토하였다. 안전율은 1:0.5 사면에서 Fs=16~59이고, 1:0.3 사면에서 Fs=12~52이며, 대부분 10~12%의 감소를 보인다. 변위는 1:0.5 사면에서 0.126~0.975mm이고, 1:0.3 사면에서 0.152~1.158mm이며, 10~15%의 증가를 나타낸다. 이는 정규 비례의 미미한 변화이며, 안정성 측면에서는 양호한 상태이다. 설계 실무측면에서, H-B파괴기준에서 유도된 등각분할법으로 산정한 강도정수를 연구대상 암반사면과 유사한 양호한 암반에 대해 범용적인 강도정수로 적용하여도 안정적이고 경제적인 결과를 도출할 수 있다는 것을 확인하였다. 암반사면에 영향을 미치는 단층이 분포하지 않는 지반에서는 한계평형해석(LEM)과 유한요소해석(FEM)으로 안정해석하는 절차도 실무적으로 무난한 것으로 검토되었다. 연구대상 사면을 양호한 상태의 암반조건으로 선정하여 연구를 수행하였으나 좀 더 다양한 암반조건(터널 포함)에 보편적으로 적용할 수 있는지에 대한 검증 작업은 추후 연구과제가 될 것이다.
비탈면의 안정성 측면에서 파괴형태에 따라 예상 파괴면에서의 지반 전단력과 앵커보강에 의한 저항력은 중요한 요소로 작용할 수 있다. 또한, 앵커가 보강된 비탈면에서는 지압판이 설치된 지반의 풍화, 침하 및 불완전하게 방청 처리된 강연선의 부식 등으로 인하여 앵커축력이 변할 수 있다. 그러나 앵커 축력의 변화로 인해 국부적으로 앵커의 저항력을 상실한 경우에는 앵커가 저항력을 발휘하지 못하게 되어 주변 앵커로 외력이 전가되는 경향이 있으며, 이에 따라 주변앵커의 긴장력을 증가시키게 된다. 이로 인해 전체 비탈면의 안정성에 문제가 발생하게 되므로 주의가 요구된다. 따라서 본 연구에서는 비탈면에 설치되어 있는 앵커의 긴장력 변화경향을 모니터링하고 이를 고려한 비탈면 전체의 외적 안정성을 유추하는 방법을 제안하고자 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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