A Study on Experimental Prediction of Landslide in Korea Granite Weathered Soil using Scaled-down Model Test

축소모형 실험을 통한 국내 화강암 풍화토의 산사태 예측 실험 연구

Abstract

In this study, experiments were conducted to establish appropriate measures for slopes with high risk of collapse and to obtain results for minimizing slope collapse damage by detecting the micro-displacement of soil in advance by installing a laser sensor and a vibration sensor in the landslide reduction model experiment. Also, the behavior characteristics of the soil layer due to rainfall and moisture ratio changes such as pore water pressure and moisture were analyzed through a landslide reduction model experiment. The artificial slope was created using granite weathering soil, and the resulting water ratio(water pressure, water) changes were measured at different rainfall conditions of 200mm/hr and 400mm/hr. Laser sensors and vibration sensors were applied to analyze the surface displacement, and the displacement time were compared with each other by video analysis. Experiments have shown that higher rainfall intensity takes shorter time to reach the limit, and increase in the pore water pressure takes shorter time as well. Although the landslide model test does not fully reflect the site conditions, measurements of the time of detection of displacement generation using vibration sensors show that the timing of collapse is faster than the method using laser sensors. If ground displacement measurements using sensors are continuously carried out in preparation for landslides, it is considered highly likely to be utilized as basic data for predicting slope collapse, reducing damage, and activating the measurement industry.

본 연구에서는 산사태 축소 모형 장치에 레이저 센서와 진동 센서를 설치하여 강우에 의한 사면 붕괴 시 토사의 미세 변위를 조기에 감지하여 붕괴 위험이 높은 사면에 대한 적절한 대책 마련과 사면 붕괴로 인한 피해를 최소화하기 위한 산사태 발생 시점을 예측하고자 실험을 실시하였다. 또한, 산사태 축소모형 실험을 통해 강우에 의한 토층의 거동 특성 및 간극수압과 수분과 같은 함수비 변화 특성을 분석하였다. 화강암의 풍화토로 인공사면을 조성한 다음 강우 조건을 200mm/hr와 400mm/hr로 달리하여 이에 따른 함수비(수압, 수분) 변화를 측정하고 지표 변위를 분석하기 위해 레이저 센서와 진동 센서를 적용하였으며, 영상분석을 위해 비디오 촬영을 하여 변위 발생시간을 상호 비교 분석하였다. 실험 결과 수분함량은 강우강도가 클수록 한계값 도달시간이 짧게 소요되는 것으로 나타났으며, 간극수압은 강우강도가 클수록 간극수압의 증가 시간이 짧은 것으로 나타났다. 산사태 모형실험은 현장 조건을 충분히 반영하지는 못하지만 진동 센서를 이용한 변위 발생 인지 시간을 측정한 결과 붕괴시점이 레이저 센서를 이용한 방법보다 보다 빠른 것으로 나타났다. 산사태 발생 시 센서를 이용한 지반변위 측정은 지속적인 연구를 수행할 경우 사면붕괴 예측 및 피해 저감 그리고 계측산업 활성화의 기초 자료로 활용이 가능할 것으로 판단된다.

Fig. 1. Small-sized indoor landslide model equipment

Fig. 2. Measuring device

Fig. 5. Grain size distribution curve

Fig. 3. Vibration sensor principle and photographs

Fig. 4. Vibration analysis system

Fig. 6. Pore water pressure measurement result

Fig. 7. Moisture measurement result

Fig. 8. The scene of the landslide

Fig. 9. Displacement measurement result

Fig. 11. Vibration sensor measurement and analysis at 400mm/hr of rainfall

Fig. 10. Vibration sensor measurement and analysis at 200mm/hr of rainfall

Fig. 12. Comparing displacement detection time with vibration sensor at 200mm/hr of rainfall

Fig. 13. Comparing displacement detection time with vibration sensor at 400mm/hr of rainfall

Table 1. Results of indoor physical test