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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 정대석
- 발행연도
- 2014
- 저작권
- 중부대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수4
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우리나라 자연사면에서의 산사태들은 대부분 여름철의 집중호우로 인해 발생되고 그 유형은 유동성산사태가 주를 이룬다. 이러한 유동성산사태를 평가하기 위해서는 무엇보다도 사면의 표층을 구성하고 있는 토질특성을 파악하는 것이 매우 중요하다. 그리고 산사태를 예측하거나 예방하기 위해서는 산사태를 야기하는 여러 요소들이 어떻게 기여되는지를 파악하여야 하며, 많은 조사와 시험자료를 축적하여 분석하는 연구가 필요하다. 그럼에도 불구하고 지금까지의 산사태연구는 주로 발생지역의 지형조건에 초점이 맞춰져 왔을 뿐 토질특성과의 상관성을 구체적으로 연구한 경우는 크게 미흡한 실정이다.
따라서 본 연구에서는 여름철의 집중호우로 인해 산사태가 집중적으로 발생된 3개지역을 대상으로 산사태와 관련되는 강우양상과 기하특성 등을 고찰하였다. 그리고 산사태 발생지역 토층의 토질특성을 지질별로 구분하여 평가함으로써 그 차별성을 분석하였다. 특히, 통계기법으로 산사태와 상관성이 있는 토질인자를 추출하고 주요 토질정수인 투수계수와 전단강도를 간편하게 산정할 수 있는 모델을 개발하였다.
산사태지역 토층의 투수계수는 1.66×10-6～5.16×10-4m/sec의 범위이고 투수성이 큰 지반일수록 토층이 쉽게 포화되므로 산사태의 발생요인으로 작용하는 것으로 나타났다. 그리고 점착력과 전단저항각은 각각 0.8～29.6kN/㎡ 및 18～38o 범위를 보이며, 지질별로 서로 다른 전단특성은 산사태의 발생양상을 다르게 나타내는 요인이 된다. 그리고 통계기법으로 토질정수와의 상관성을 분석한 결과 투수계수는 간극비와 유효경 및 균등계수 등과 유의한 상관성을 가지며, 전단강도는 세립토함유율과 균등계수, 포화도, 건조밀도 및 간극비 등과 유의한 상관성을 가지는 것으로 분석되었다. 따라서 회귀분석을 통하여 이들 토질물성만으로 토질정수를 산정할 수 있는 모델을 개발하였다.
개발된 산정모델의 편마암지역 토질정수는 k = (1.488 × 10-02 × e) + (1.076 × D10) + (-1.629 × 10-04 × Cu) - (1.893 × 10-02), c = (-0.712 × Fines) + (-0.131 × Cu) + 15.335, φ = (27.01 × rd,) + (-12.594 × e) + 6.018 로 나타낼 수 있다. 그리고 화강암지역은 k = (8.281 × 10-03 × e) + (0.639 × D10) + (-2.766 × 10-05 × Cu) - (9.907 × 10-03), c = (-0.689 × Fines) + (-0.0744 × S) + 18.590, φ = (33.640 × rd,) + (-0.875 × e) - 9.685 이다. 한편, 이암지역은 k = (1.156 × 10-02 × e) + (1.279 × D10) + (1.519 × 10-04 × Cu) - (9.907 × 10-03), c = (-0.686 × Fines) + (-0.0775 × S) + 18.754, φ = (30.323 × rd,) + (-2.215 × e) - 3.668 로 나타낼 수 있다.
본 연구에서 개발된 토질정수 산정모델을 활용하면 간단한 토질물성만으로도 연구지역과 유사한 지질조건을 가진 자연사면 토층에서의 투수계수 및 전단강도를 쉽고 간편하게 산정할 수 있을 것이다. 또한, 본 연구결과는 자연사면 산사태의 종합적 평가모델로써 산사태의 취약성분석, 발생예측 및 피해영역 산정에 이르는 일련의 위험성평가기술에 적용이 가능할 것이다.
따라서 본 연구에서는 여름철의 집중호우로 인해 산사태가 집중적으로 발생된 3개지역을 대상으로 산사태와 관련되는 강우양상과 기하특성 등을 고찰하였다. 그리고 산사태 발생지역 토층의 토질특성을 지질별로 구분하여 평가함으로써 그 차별성을 분석하였다. 특히, 통계기법으로 산사태와 상관성이 있는 토질인자를 추출하고 주요 토질정수인 투수계수와 전단강도를 간편하게 산정할 수 있는 모델을 개발하였다.
산사태지역 토층의 투수계수는 1.66×10-6～5.16×10-4m/sec의 범위이고 투수성이 큰 지반일수록 토층이 쉽게 포화되므로 산사태의 발생요인으로 작용하는 것으로 나타났다. 그리고 점착력과 전단저항각은 각각 0.8～29.6kN/㎡ 및 18～38o 범위를 보이며, 지질별로 서로 다른 전단특성은 산사태의 발생양상을 다르게 나타내는 요인이 된다. 그리고 통계기법으로 토질정수와의 상관성을 분석한 결과 투수계수는 간극비와 유효경 및 균등계수 등과 유의한 상관성을 가지며, 전단강도는 세립토함유율과 균등계수, 포화도, 건조밀도 및 간극비 등과 유의한 상관성을 가지는 것으로 분석되었다. 따라서 회귀분석을 통하여 이들 토질물성만으로 토질정수를 산정할 수 있는 모델을 개발하였다.
개발된 산정모델의 편마암지역 토질정수는 k = (1.488 × 10-02 × e) + (1.076 × D10) + (-1.629 × 10-04 × Cu) - (1.893 × 10-02), c = (-0.712 × Fines) + (-0.131 × Cu) + 15.335, φ = (27.01 × rd,) + (-12.594 × e) + 6.018 로 나타낼 수 있다. 그리고 화강암지역은 k = (8.281 × 10-03 × e) + (0.639 × D10) + (-2.766 × 10-05 × Cu) - (9.907 × 10-03), c = (-0.689 × Fines) + (-0.0744 × S) + 18.590, φ = (33.640 × rd,) + (-0.875 × e) - 9.685 이다. 한편, 이암지역은 k = (1.156 × 10-02 × e) + (1.279 × D10) + (1.519 × 10-04 × Cu) - (9.907 × 10-03), c = (-0.686 × Fines) + (-0.0775 × S) + 18.754, φ = (30.323 × rd,) + (-2.215 × e) - 3.668 로 나타낼 수 있다.
본 연구에서 개발된 토질정수 산정모델을 활용하면 간단한 토질물성만으로도 연구지역과 유사한 지질조건을 가진 자연사면 토층에서의 투수계수 및 전단강도를 쉽고 간편하게 산정할 수 있을 것이다. 또한, 본 연구결과는 자연사면 산사태의 종합적 평가모델로써 산사태의 취약성분석, 발생예측 및 피해영역 산정에 이르는 일련의 위험성평가기술에 적용이 가능할 것이다.
목차
제1장 서론 31.1 연구목적 51.2 연구동향 71.3 연구방법 및 범위 11제2장 이론적 배경 142.1 우리나라 산사태의 특성 142.2 기존 산사태 연구 19제3장 연구지역의 산사태특성 343.1 개요 343.2 산사태지역의 강우특성 363.3 산사태지역의 기하특성 473.4 산사태지역의 토질특성 55제4장 토질정수 산정모델 개발 734.1 개요 734.2 투수계수 산정모델 814.3 전단강도 산정모델 92제5장 토질정수 산정모델의 유효성 검증 1105.1 개요 1105.2 투수계수 산정모델 1135.3 전단강도 산정모델 121제6장 결론 136참고문헌 138ABSTRACT 145감사의 글 148
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