• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제22권11호
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• pp.23-29
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• 2021

최근 도심지를 중심으로 지반함몰이 꾸준하게 발생되고 있어 시민들의 안전을 위협하고 있다. 도로 하부에는 상수관로, 하수도관로, 통신관로 등 각종 지하 시설물이 매설되어 있다. 이러한 지하시설물의 노후화와 지하 난개발로 인해 지반함몰의 원인으로 작용하고 있다. 기존 관로의 노후도에 따라 지반함몰 발생 위험도를 분석된 결과가 있지만 지반 교란상태를 나타내는 관로의 밀집도를 활용한 지반 함몰 위험도를 분석한 결과는 없는 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 서울시의 대표 지하 관로 6종 데이터를 활용하여 지하공간의 밀집도를 분석하여 지반함몰과 상관성이 있는지에 대한 연구를 수행하였다. 그 결과 지반함몰 발생 지역에서는 지하 시설물의 밀집도가 높은 것으로 나타나 지반함몰에 관로의 밀집도가 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제16권3호
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• pp.285-293
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• 2018

In densely populated urban areas with a large amount of infrastructure, ground subsidence events can result in massive casualties and economic losses. In South Korea, the incidence of ground subsidence in urban areas has increased in recent years and the number of underground cavities suspected of causing such events has significantly increased. Therefore, it is essential to develop techniques to prevent the occurrence of underground and ground subsidence. In this study, a field test, laboratory test, and numerical analysis were conducted to determine the optimal compaction degree of the upper support layer of any underground cavity below the level of sewer pipes in order to prevent such cavities from collapsing and leading to ground subsidence accidents. During the field test, an underground cavity was simulated using ice, and the generation of the cavity was confirmed using ground penetrating radar. The ground investigation was performed using a cone penetration test, and the compaction of the ground where ground subsidence occurred was evaluated with a laboratory test. The behaviour of the ground under various conditions was predicted using a numerical analysis based on the data obtained from the field test and previous studies. Based on these results, the optimal compaction degree of the ground required to prevent the underground cavity from causing ground subsidence was predicted and presented.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.1-10
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• 2017

근래에 들어 증가하고 있는 도심지 지반함몰 사고는 사회적 이슈가 되고 있으며 이로 인해 최근 관련 법안이 발의 되었다. 지반함몰은 수많은 원인인자들의 복합적 작용으로 발생하므로 수치해석적 기법의 적용에 한계점이 존재한다. 이로 인해 지반함몰 메커니즘 규명 연구는 주로 모형실험을 이용하여 진행되었다. 선행 연구들은 상하수도관 파열로 인한 지반함몰 모사에 초점이 맞추어져 있으며, 지하수 흐름, 지반 굴착공사 등 다양한 원인에 의해 발생하는 지반함몰에 대한 연구가 부족한 실정이다. 또한 기존 수행된 대부분의 모형실험은 1 g 상태의 모형실험이며, 지반함몰 메커니즘 평가 시 지반의 현장 구속응력을 고려할 수 없다. 따라서 본 논문에서는 모형실험을 이용한 지반함몰 거동 평가에 대한 선행 연구동향들을 고찰하여 보다 다양한 환경 조건을 모사할 수 있는 기법들에 대해 논의하였다. 또한 본 연구에서는 더 신뢰성이 있는 지반함몰 메커니즘 평가 기법으로서 원심모형실험기법을 제시하였다. 마지막으로 본 연구에서는 지반안정성평가에 지반함몰 메커니즘에서 사용한 모형실험 기법을 적용할 것을 제시했다.

• 지질공학
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• 제28권4호
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• pp.553-563
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• 2018

최근 국내에서 지반함몰의 발생빈도가 증가하고 있으므로 지반함몰 가능성을 사전에 예측할 수 있는 기술개발이 필요하다. 본 연구에서는 굴착 전에 지반함몰에 영향을 미치는 18개의 인자들을 지반의 종류, 지하수, 외부 인자 등을 고려하여 6가지 카테고리로 분류하였다. 18개 인자들은 지반함몰 예측을 위한 굴착 전 적용 가능한 지반함몰 위험등급 분류(GSRp) 도표를 구성하는데, 이러한 영향인자들의 중요도, 신뢰성, 저자들의 공학적 판단 등을 종합적으로 고려하여 등급을 나눈 후 점수를 부여하였다. 지반조건과 현장 상황에 따라 적용되는 지반함몰 영향인자가 다르므로 영향인자 별 가중치와 카테고리 별 가중치가 곱해지게 되는데 가중치는 영향인자들의 인용 빈도수를 기준으로 결정되었다. 지반함몰 영향인자 별점수, 인자별 가중치, 지반조건에 따라 부여되는 가중치 등을 종합하여 계산하면 굴착 전의 지반함몰 위험등급을 정량화 할 수 있다. 본 연구를 통하여 제안된 GSRp 도표는 굴착 전 현장에서 실무자들이 지반의 지반함몰 위험성을 예측하는데 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 자원환경지질
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• 제40권3호
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• pp.295-306
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• 2007

본 연구에서는 확률기법인 빈도비 모델 (frequency ratio model) 및 지리정보시스템 (Geographic Information System: GIS)의 공간분석기법을 이용하여 강원도 삼척지역 폐탄광 주변의 지반침하 발생 취약지역을 예측하였다. 지반침하에 영향을 주는 요인들을 추출하기 위해 지형도, 지질도, 갱내도, 토지특성도, 시추공 자료, 기 관측된 침하지 자료 등으로부터 공간자료를 구축하였다. GIS 공간분석과 확률기법을 이용하여 지반침하의 주 요인이 되는 8개의 인자를 추출하였고 관측된 침하지역과 8개 인자와의 연관성을 알아보기 위하여 각각의 결정계수($R^2$)를 계산하였다. 빈도비 모델을 적용하여 각인자의 등급별 가중치를 결정한 후, 이를 중첩 분석하여 지반침하 위험 예측도를 작성하였다. 지반침하 위험 예측도를 기존 침하지 위치와 비교 검증한 결과 96.05%의 높은 예측정확도를 나타냈다. 이를 통해 폐탄광 지역에서 GIS와 빈도비 모델을 이용하여 지반침하 위험지역을 정량적으로 예측하는 것이 가능하다고 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제22권12호
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• pp.33-40
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• 2021

도심지에서 빈번하게 발생하는 지반함몰 사고는 지하시설물의 노후화, 지하개발 활동에 따른 지반의 교란과 지하수 변화 등 다양한 원인에 의해 발생하고 있다. 지반함몰 위험을 사전 예측하기 위해서는 지반함몰 사고에 영향을 미치는 인자들에 대한 지반 공학적 및 수리학적 검토가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 현재 운영되고 있는 지반조사 데이터 및 지하수위 변동 정보를 이용하여 지반함몰이 발생한 연구대상 지역의 3차원 지반모델링 및 월별 지하수위에 대한 자료 분석을 수행하였으며, 이를 활용해 실제 지반함몰 발생 이력과 지반조건 및 지하수위 변화와의 관계성을 확인하였다. 또한, 기존 시추정보에서 통일 분류 체계(USCS)에 따라 제시된 흙의 공학적 특성을 지반함몰과 연관된 공학적 지표인 흙의 내부 침식 민감도로 재구성하여 지반함몰 위험도를 가시화하는데 활용하는 방법론을 제시하였다. 연구결과, 지반함몰 발생 지역의 지반은 내부 침식이 취약한 모래(SM, SC, SP, SW)가 40% 이상 구성되어 있음을 확인했으며, 지하수위 변화에 따른 지반함몰 발생빈도와의 관계성도 확인할 수 있었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.139-148
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• 2017

상하수도관의 파손에 따라 발생하는 지반함몰은 최근 많은 도시에서 증가하고 있다. 이는 도시의 노후화에 따른 파이프라인의 노후화에 기인한다. 하수도의 파손에 따른 지반함몰특성은 최근 많은 연구들을 통해 밝혀지고 있지만, 상수도에 의한 지반함몰 특성 연구는 미진한 상태라 할 수 있다. 본 연구에서는 상수도관의 파손에 따른 매설관 상부지반의 지반함몰 발생메카니즘을 알아보기 위해 지반특성과 상수도관에서의 압력 및 속도수두에 따른 지반붕괴특성을 실내모형시험을 통해 고찰하였다. 상수도관의 매설상태를 고려하여 상대밀도와 세립토의 함유량에 따라 비교분석하였다. 상대밀도와 침투압이 작은 경우에는 소규모지반함몰이 발생할 수 있고, 반대인 경우에는 지중공동이 크게 발생하면서 일정시간이 지난 후 지표면으로 확대되어 발생하는 것을 알 수 있었다. 또한, 지중 깊은 곳에서 침투압에 의한 토사유출이 발생한 이후 형성된 지반공동은 장시간동안 지표면 부근에서 일정한 강도를 유지하고, 지반공동이 장기간 유지될 수 있음을 알 수 있었다.

• 지질공학
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• 제27권2호
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• pp.153-164
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• 2017

지반 함몰 위험성에 대한 지질학적 인자는 매우 다양하다. 어떠한 지질학적 요인 또는 외부적인 영향에 의해 영향을 받을 수 있으며 동일한 지질학적 요인 내에서도 여러 가지 다른 물성값에 의해 지반함몰 영향인자가 결정될 수 있다. 다수의 논문 및 연구사례를 검토 한 결과 크게 7가지 범주의 지반함몰 요인이 있음을 알 수 있었다. 공동의 존재 여부에 따라 상재하중의 심도 및 두께가 지반침하에 영향을 줄 수 있고, 토사와 암반으로 구성된 지반에서는 그 경계면의 심도와 배향이 지배적 요소이다. 이 중 토사지반에서는 좀 더 다양한 영향인자로 구성이 되어있는데 토사의 종류, 전단강도, 상대밀도 및 다짐도, 건조단위중량, 함수비, 액성한계가 그것이다. 암반지반에서는 암석의 종류와 주 단열과의 거리 및 RQD가 영향인자로 구성될 수 있으며 수리지질학적 측면에서 접근했을 경우 강우 강도, 하천과의 거리와 심도, 투수계수 및 지하수위 변동이 영향을 줄 수 있다. 외부적인 요소도 지반함몰에 영향을 줄 수 있는데 굴착심도와 흙막이 벽과의 거리, 굴착공사 시 지하수 처리공법, 하수관로 등 인공시설물 존재 유무 등이 이에 해당된다. 최근 도심지의 지하구조물 건설에서 지반함몰 요소를 평가하는 것은 필수적일 것으로 예상된다. 본 연구에서 분석한 지반함몰 영향인자가 지반함몰위험 평가에 도움이 되기를 기대한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권9호
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• pp.69-77
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• 2022

도심지에서 발생하는 지반함몰의 위험도를 분석하기 위한 연구가 다양하게 진행되었다. 최근에는 지하매설물의 밀도(즉, 해석 공간의 지중에 설치되어있는 시설물의 물량)와 지반함몰 발생의 상관성을 통해 해당 지역의 위험도 등급을 분석하는 연구가 다수 진행되었다. Choi et al.(2021)은 지하매설물의 정규선형밀도 개념을 바탕으로 지반함몰과 정규선형밀도의 상관성을 최적화하기 위한 알고리즘을 제안하였다. 본 연구에서는 위험도 등급을 기준으로 분석할 수 있도록 최적화 알고리즘을 보완하였다. 보완된 알고리즘을 활용한 해석결과를 Choi et al.(2021)에서 제시한 지하매설물 설치 밀도와 이력지반함몰의 상관성 해석결과와 비교하였다. 3개의 해석결과는 Choi et al.(2021)과 비교하여 위험도 등급에 따른 이력지반함몰과의 상관성 분석에서 동등 이상의 정확도를 나타냈다. 특히, R100의 경우 5개 등급으로 구분하여 4등급 이상에서 발생한 이력지반함몰의 비율을 비교한 결과 Choi et al.(2021)는 86%, 본 연구는 93%의 이력지반함몰이 정규선형밀도 4등급 이상의 지역에서 발생하여 제안된 최적화 알고리즘의 정확도가 향상됨을 확인하였다. 본 연구를 통해 제안된 등급 기준 최적화 알고리즘은 도심지에서 지반함몰 위험도 지도를 제시된 등급별로 분석하고, 지하매설물 유지보수 투자를 위한 의사결정 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.5-10
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• 2022

최근 도심지에서는 지반침하가 지속적으로 발생하여 시민의 안전을 위협하고 있다. 상하수도관, 통신관 등 각종 지하시설물이 도로 밑에 매설되어 있다. 지반침하의 원인으로는 도심지에 매설되어 있는 각종 시설물의 노후화와 급격한 도시화로 인한 지하 난개발로 인한 것으로 보고되고 있다. 특히 지반침하의 가장 큰 원인은 하수관로의 노후화로 알려져 있다. 이와 관련된 기존 연구로는 하수관로의 대표적인 몇 가지 요인을 선정하여 통계분석을 통해 지반침하 위험을 예측하는 연구가 진행되었다. 본 연구에서는 OO시의 하수관 특성과 지반침하 데이터를 이용하여 데이터셋을 구축하고, OO시의 하수관 특성과 지반함몰 발생 위치 데이터로 구축된 데이터셋으로 기계학습을 통한 하수관 특성에 따른 지반함몰 발생 분류 모델들을 비교하여 적절한 모델을 선정하고자 하였으며, 선정된 모델에서 도출된 지반함몰에 영향을 미치는 하수관 특성별 중요도를 산정하고자 하였다.