Application of Seismic Tomography to the Inverstigation of Underground Structure in Gupo Train Accident Area

구포 기차 전복사고 지역의 지반상태 파악을 위한 탄성파 토모그래피 응용

A train overturn accident occurred on March 1993 in the Gupo area, northern part of Pusan, unfortunately had taken a heavy toll of lives and caused a great loss of property as well. The reasons for the subsidence of the basement under the railroads, which presumed to be the main cause of the accident, have been investigated from many different angles, including conventional geotechnical investigation methods. The deduced nuin reasons of the subsidence were: 1. blasting for tunnel excavation (NATM) at about 39 meter under the railroads, and 2. unexpected change of bedrock conditions along the direction of tunnel. But this accident was derived nrranlv from the lack of geological and geotechnical information under railroad area because it was impossible to drill beneath the railroads. This paper introduces a new geophysical survey techniqueseisrnic geotomography, and shows some results of the method applying to investigate the underground structure of the accident area. This method not only overcomes the unfavourable environment which many conventional investigation methods cannot face, but produces an image of underground structure with high resolution. Furthermore, the outputs from geotomogaphic analysis could provide very valuable in-situ basic parameters (like seismic velocities, elastic moduli, etc.) which is essential to the design and construction.

1993년 3월 부산 북구 경부선 복선 철도 구간에서 지반 침하로 인한 대형 기차전복 참화는 많은 인명 피해는 물론 막대한 재산 손실을 초래하였다. 여기서 관심의 초점이 된 지반함몰 원인은 우선 다양한 재래 지질조사법에 의해 조사되었으며 그 결과 $\circled1$ 선로 하부 약 39m 지점에서 NATA 터널굴착을 위한 화약 발파, $\circled2$ 기반암 경계면의 급격한 변화가 무엇보다 지반 침하에 대한 직접적인 동기가 된 것으로 추정되었다. 그런데 기존 조사기법은 거의 시추 데이터에 의존하기 때문에 현실적으로 주어진 불리한 탐사 여건(예: 선로면 위에서는 빈번한 열차 주행으로 인하여 시추가 불가능함)은 바로 초점이 되고 있는 선로 하부 지반상태 파악을 불가능하게 하였다. 따라서 상기 결여된 지질정보는 우선 함몰 경위에 대한 두사지 가정을 낳게 하였으며 이러한 불확실성은 시공 과실에 대한 판단을 흐리게 하는 계기를 부여한 것이다. 본 논문은 우선 상기 불리한 탐사 여건을 극복하면서 동시에 각 암층 경계면을 고분해능으로 재현할 수 있는 하나의 첨단 물리탐사법 즉, 탄성파 토모그래피 기법을 소개하고 있으며 나아가서 그의 응용 결과는 바로 토목설계 내지 시공설계를 위한 귀중한 기초 자료(예: 탄성파 속도, 탄성율)로 반영될 수 있음을 보여주고 있다.