• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제20권2호
• /
• pp.235-253
• /
• 2018

지하관거 균열로 인한 지하수의 흐름은 주변 지반의 토사유실을 야기하여 관거 인접 지반에서의 공동발생, 나아가 지반함몰(싱크홀) 원인이 된다. 본 연구는 관거의 균열을 모사하는 모형시험을 통해 비점착성 지반에 위치한 지중 비압력 관거의 균열로부터 비롯되는 지반함몰 메커니즘과 이로 인한 파괴모드를 조사하였다. 토사유실 및 함몰 영향인자로서 균열크기, 관거유속, 지하수위, 토피고 그리고 지반구성재료 등을 채택하여 이들 인자들이 함몰거동에 미치는 영향을 조사하였다. 각 인자들에 따른 지반파괴의 형상(파괴모드)과 지반유실량을 분석한 결과, 토피고와 지하수위가 일치하는 경우 최종파괴모드는 침식각이 불연속적으로 변화하는 'Y'형으로 관찰되며, 지하수위가 더 높게 위치하는 경우 침식각이 일정한 파괴면 형상인 'V'형으로 나타난다. 토피고가 증가하는 경우의 파괴형상에서 토피고 영향에 무관한 길이와 토피고에 따라 점진적으로 증가하는 폭을 갖는 수직함몰구간이 형성되는 결과를 얻었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제13권6호
• /
• pp.431-450
• /
• 2011

원형수직터널의 시공시 지하수가 존재하는 경우 굴착에 의해 지하수의 흐름이 발생되어 추가적인 힘이 작용하게 된다. 원형수직터널의 지하수의 흐름은 일반적인 수평터널과 달리 깊이방향으로 다르게 작용되며, 수직터널의 벽체에 경사방향으로 작용하게 된다. 본 연구에서는 원형수직터널에 작용하는 침투력의 영향을 파악하기 위해 깊이에 따라 변하는 경사방향의 흐름성분을 수직과 수평방향으로 나누어 각각을 이론식에 적용하였다. 지하수가 영향을 미치는 범위는 토압을 야기하는 이완영역과 같은 것으로 가정하여 이론식을 유도하였다. 침투력에 의해 발생되는 추가적인 힘으로 인하여 원형수직터널의 이완영역에 작용되는 응력이 달라짐에 따라 침투력을 고려한 토압계수 산정식과 원형수직터널 벽체에 작용하는 응력 산정식을 본 연구를 통해 제안하였다. 가상지반을 설정하고 제안식을 적용한 결과, 침투를 고려하지 않은 건조한 지반에 비하여 수직방향응력은 약 1.4배, 토압은 2.5배 증가하는 결과를 보였다. 침투해석을 통하여 "유효응력+침투력"으로 구한 값과 제안식을 이용하여 산정한 값은 유사한 경향을 보여 제안식은 침투력을 적절히 고려하여 토압을 예측하는 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제19권6호
• /
• pp.614-627
• /
• 2018

국내 도시철도 노선은 이용자의 접근을 편리하게 하기 위하여 주거단지 및 도심지 인근 지역에 시공되는 사례가 많다. 도시 인구 증가로 인하여 교통망 확충과 재건축 등이 지속적으로 이루어짐에 따라 도시철도 인접 지역 굴착이 불가피하며 굴착 시 발생하는 지반 응력 및 지하수위 변화는 도시철도 궤도틀림을 유발한다. 이에 본 논문에서는 삼차원 유한차분 해석 상용프로그램 FLAC3D를 이용하여 도시철도 인접지반 대규모 굴착 시 지하수위에 따른 굴착 부 벽체 수평변위 및 배면지반의 침하와 궤도틀림량 산정 후 이들의 상관관계를 분석하고 궤도틀림 및 지하 박스구조물 안정성 평가를 실시하였다. 그 결과 깊은 굴착 시 지하수위에 따른 궤간틀림은 매우 미소하게 발생하였으나 줄틀림 72.5%, 수평틀림 83.3%, 면틀림 61.9%, 평면성틀림 43.3%로서 상대적으로 큰 차이가 발생하는 것으로 나타났다. 또한, 흙막이 벽체의 최대 수평 변위 및 벽체 배면 침하 차는 각각 65.1%, 21.4%가 발생하는 것으로 나타났으며 지하수위가 지표면에 위치한 경우 지하 박스구조물의 인장 응력이 허용 기준을 초과하는 것으로 나타났다. 그러므로 도시철도 구조물에 인접하여 깊은 굴착이 시공된 경우 궤도틀림으로 인한 사고를 미연에 방지하기 위해 본 연구에서 수행한 삼차원 수치해석과 실시간 모니터링을 실시하는 것이 바람직하다.

• 지질공학
• /
• 제24권4호
• /
• pp.631-641
• /
• 2014

지하 대수층에 가해진 수문학적 충격에서 나타난 지하수위 변화를 관측하고 분석하여 굴포천 임시방수로구간의 지하수 수위 변동 특성을 규명하였다. 지하수위란 그 지점을 지나가는 등포텐셜 값으로 지하수 압력이 그 위치에서 대기압과 균형을 이루고 있는 것으로, 이는 고정된 것이 아니라 수문학적 충격에 대응해서 변화하게 되는데 관측지점으로부터 지하수면까지의 깊이를 반복적으로 측정함으로서 파악할 수 있다. 김포-김포 국가지하수관측소의 1일 지하수 유출수문곡선의 지하수위 변화식과 변동폭을 평가요소로 하여 18개소의 관측시스템의 지하수 변동 특성을 영향형, 관측요망형, 비영향형 등으로 분류하였다. 그 결과 영향형은 전체의 50%로 수문학적 충격에 의해 수위변화가 민감하게 반영되며 임시방수로로부터 거리가우선적인 요인으로 판단된다. 관측요망형은 27.8%로 2개의 평가요소 중 1개가 기준에 미달한 경우이다. 비영향형은 22.2%로 지하수위 변화가 강우사상에 대해서만 반응함으로써 두 가지의 평가요소를 초과한 것들이다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
• /
• 제10권2호
• /
• pp.28-34
• /
• 2005

본 논문은 유류로 오염된 부지를 DSB(Deep-site Biopile) system을 이용하여 정화함으로써 적용 가능한 현장특성을 평가하기 위한 것이다. 오염부지는 유류가 유출되어 깊이 약 2.5 m 부근에 위치하는 지하수의 흐름에 띠라 광범위하게 오염(총 $7,201m^3$) 되어 있었으며, 투수성이 좋은 Sand층으로 구성되어 있다. 부지 내 설치된 배관은 각 지점마다 독립적으로 제어될 수 있도록 하였으며, DSB system의 가동은 24시간을 기준으로 30분 가동/30분 정지되도록 하였다. 오염부지 내 오염원이 저감되는 현황을 파악하기 위하여 DSB system 가동시간에 따른 시료채취 작업을 수행한 결과, DSB system 가동 후 약 30여일 만에 총석유계탄화수소 및 BTEX 오염원이 약 50% 이상 저감되었으며 약 165일이 경과한 후에는 토양오염 확인기준 이하로 저감되어 정화작업이 정상적으로 완료되었다. 이와 같이 본 DSB system은 기존에 적용되어 왔던 생물학적 공법들과는 달리 높은 농도의 유류화합물로 오염되어 있는 토양 및 지하수를 약 6개월의 단기간에 효과적으로 처리할 수 있었으며 정화 system을 지상이 아닌 지중에 설치함으로써 별도의 부지가 확보되지 않은 경우에도 적용할 수 있는 특성이 있음을 알 수 있었다.

• 한국물환경학회지
• /
• 제30권2호
• /
• pp.175-183
• /
• 2014

The influence of temperature on the treatment efficiency of chlorinated organic substances contained in groundwater by permeable reactive barrier which is composed of $Fe^{\circ}$ has been investigated by constructing the Pourbaix diagrams for Fe-$H_2O$ system at different temperatures based on thermodynamic estimation. In aerobic condition, the equilibrium potentials for $Fe^{\circ}/Fe^{2+}$ and $Fe^{2+}/Fe^{3+}$ were observed to increase, therefore, the dechlorination reaction for organic pollutants by $Fe^{\circ}$ was considered to decline with temperature due to the diminished oxidation of reactive barrier. The result for the variations of the ionization fraction of $Fe^{2+}$ and $Fe^{3+}$ ion in the pH range of 0 ~ 2.5 obtained by employing Visual MINTEQ program showed that the ionization fraction of $Fe^{2+}$ increased with pH, however, that of $Fe^{3+}$ decreased symmetrically and the extent of the variation of ionization fraction for both ions was raised as temperature rises. The equilibrium pH for $Fe^{3+}/Fe(OH)_3$ was examined to decrease with temperature so that the treatment efficiency of chlorinated organic substance was expected to decrease with temperature due to the enhanced formation of passivating film in aerobic condition. The change of the reactivity of a specific chemical species with temperature was defined quantitatively based on the area of its stable region in Pourbaix diagram and depending on this the reactivity of $Fe^{3+}$ was shown to decrease with temperature, however, that of $Fe(OH)_3$ was decreased monotonously as temperature is raised for $Fe^{3+}/Fe(OH)_3$ equilibrium system. In anaerobic condition, the equilibrium potential for $Fe^{\circ}/Fe^{2+}$ was observed to rise and the equilibrium pH for $Fe^{2+}/Fe(OH)_2$ were examined to decrease as temperature increases, therefore, similar to that for aerobic condition the efficiency of the dechlorination reaction for organic substances was considered to be diminished when temperature rises because of the reduced oxidation of $Fe^{\circ}$ and increased formation of $Fe(OH)_2$ passivating film.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
• /
• 제9권4호
• /
• pp.15-23
• /
• 2004

제설제를 살포하는 것은 도시지역에서 자동차가 겨울철에 운행하는 동안 안전한 운전을 가능하게 한다. 하지만 많은 양의 제설제 (염화칼슘과 소금)를 사용하는 것은 심각한 환경문제를 발생시키고 도로변 퇴적물에 함유된 중금속의 거동을 변화시키게 되며, 결과적으로 염소이온과의 착이온형성에 기인된 중금속의 이동성을 증가시키게 될 것이다. 제설제의 농도가 중금속 (카드뮴, 아연, 구리, 납, 비소, 니켈, 크롬, 코발트, 망간 및 철)의 용출특성과 이동성에 미치는 영향을 연구하기 위하여, 서울시 주요 도로변에서 채취한 퇴적물을 대상으로 제설제의 농도 (0.01-5.0M)를 변화시켜 용출실험을 수행하였다. 연구결과, 도로변 퇴적물에 함유된 아연, 구리 및 망간은 쉽게 용해되어 이동되는 반면, 크롬과 코발트는 도로변 퇴적물에 강하게 고정되어 있음을 관찰하였다. 이번 용출실험에서 검출된 아연 (최대 $118.6{\mu}g/g$). 구리 (최대 $44.9{\mu}g/g$) 및 망간 (최대 $42.2{\mu}g/g$)의 함량은 상대적으로 높은 함량이었다. 제설제는 흡착 (또는 침전)된 금속과 용해된 금속 사이의 분배를 감소시키며, 이는 제설제가 용해된 눈 녹은 물에 용존 중금속 함량을 증가시키게 되어 결과적으로 지표수의 수질을 악화시키게 된다. 또한, 도로에 제설제를 살포하는 것에 의해 중금속이 지하수까지 침투되어 지하수를 오염시키게 될 것이다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제38권12호
• /
• pp.67-78
• /
• 2022

본 연구에서는 준설점토가 상부에 매립된 해안가 대심도 연약지반의 계측결과를 분석하고 현재의 시방기준과 비교하여 그 결과를 바탕으로 대심도 연약지반 개량공사에 사용되는 각 계측별 계측기 선정, 설치, 데이터 정리 및 분석에 대하여 적합한 안을 제안하였다. 간극수압계의 경우, 연약지반 현장 여건을 고려하여 예상 가능한 측정 범위의 1.5배 이상 정도의 계측 범위가 가능한 게이지를 적용하는 것이 바람직하다. 수평배수층에 설치되는 지하수위계는 성토 중 지하수위의 변화, 집수정 및 수평배수층의 성능을 확인하는 것으로 성토 중에는 지하수위가 수평배수층 내부에 존재하도록 관리하는 것이 중요하다. 대심도 연약지반에서 지중경사계의 설치심도는 N치가 40 이상인 풍화암 또는 연약지반 하부의 자갈층에 설치하면 충분하다. 층별침하계는 스크류타입을 설치하는 것이 바람직해 보인다. 그러나 스크류타입 게이지가 자중에 의한 침하가 발생하지 않아야 한다. 폐합 또는 결합측량시 수준측량의 허용오차는 침하가 크게 발생하는 준설매립지임을 고려하면 $\sqrt[10]{L}mm$(L은 편도거리(km)) 정도로 관리하면 충분하다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제27권4호
• /
• pp.94-103
• /
• 2023

도심지에 건설되는 지하터널의 경우 터널 지상부 환경의 고려 뿐만 아니라 터널이 건설되는 지반 내부 환경의 변화를 정확히 파악하여 설계·시공해야한다. 하지만 현재 터널 설계에 적용되는 프로그램의 제한적 기능과 활용의 어려움으로 인해 지반응력, 지하수위 변화 등을 연계한 수치해석에 어려움이 있다. 이는 과다 설계로 이어져 공사비를 증가시키기 요인이 될 수 도 있고 부실 설계로 인해 시공 중 사고로 이어질 수 있는 문제가 발생할 수도 있다. 특히, 저토피 구간에 설치되는 도심지 터널의 경우 터널 상부 지층에 지하수위가 존재하며, 지하 공사 중 지하수위 저감으로 인해 상부지층의 유효응력이 증가되어 지반이 침하하는 현상이 발생할 수도 있으므로 지하수위 변화를 정확히 평가 후 설계를 해야한다. 따라서 본 연구에서는 터널 상부에 지하수위 층이 있는 도심지 지하터널을 대상으로 배수형태에 따른 응력-침투 연계해석을 통해 터널의 거동특성을 분석하였다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제51권spc1호
• /
• pp.1161-1169
• /
• 2018

본 연구에서는 하천 제방에 대한 홍수취약성을 평가하는 새로운 기법을 제시하고 기후변화에 따라 변화하는 수위에 대하여 제방에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해 먼저 2차원 지하수침투 모형인 SEEP/W를 이용하여 제방의 침투거동을 분석하여 침투안전성을 평가하였다. 침투거동뿐만 아니라 기후변화에 따른 하천환경여건을 고려하는 제방의 취약성 분석 기술이 필요함으로써 본 연구에서는 추가적으로 제방의 취약성 분석에 필요한 인자를 도출하여 제방의 홍수취약성지수(levee flood vulnerability index； LFVI)에 의한 취약성 평가기법을 새로이 개발 하였다. 대상지역을 한강 본류 서울 구간으로 선정하여 하도별 제방의 크기를 조사하였고 조사한 제방을 상류부, 중류부, 하류부로 구분하여 3개의 대표 제방을 선정하였다. 이들 대표 제방지점에서 현재의 계획홍수위와 기후변화 시나리오 RCP8.5를 고려한 계획홍수위를 적용하여 제방의 활동 안전율과 제방홍수취약성지수를 분석하였다. 그리고 제방홍수취약성지수를 구성하는 각각 인자들에 대하여 기후변화에 따른 변화 정도를 파악하였다. 이들 인자들을 종합적으로 활용한 제방홍수취약성지수 값을 이용하여 최종적으로 기후변화에 따른 제방의 취약성을 추정할 수 있도록 하였다.