Bakun 수력발전 공사계획은 2.520MW의 수력발전소 건설과 여기에서 생산된 전기를 말레이시아 반도와 사라왁주로 공급하기 위한 송전선 공사로 구성된다. 발전소는 210m 높이의 콘크리트 지수판형 사력댐으로 건설되며, 댐과 수력발전시설을 건설하기에 앞서 Balui강을 우회시키기 위해 연장 1,400m, 내부 직경 12m, 갱구지역에서 터널 폭 16m인 가배수로 터널 3개가 열대우림 퇴적암 지대에 건설중에 있다. 본 논문은 가배수로 터널의 입.출구 지역에 존재하는 대규모 암반사면에 대한 안정성 평가와 이에 따른 최적 설계방법에 대하여 논의하였다 안정성 평가에 적용된 지반공학적 변수들은 RMR system를 기초로 하여 정의된 4개의 암반유형(RMT: Rock Mass Type)에 따라 결정되었으며, 사면에 대한 안정성 평가는 전체 사면과 지역적 사면으로 구분하여 수행되었다. 전체사면에 대한 안정성 평가에서는 록볼트, 숏크리트가 없는 상태에서 안정성 분석이 수행되었으며, 전체 사면내의 일부 불안정한 지역에 대해서는 소단 및 록볼트, 숏크리트가 시공된 상태를 고려하여 이에 대한 안정해석을 수행하였고. 지속적인 계측을 실시하였으며, 불안정하여 붕괴된 부분은 설계 변경하여 보다 안전하게 시공하였다.
전라북도지역을 산사태 발생지 182개소를 대상지로 선정하여 강우의 특성 및 다양한 환경인자 별로 조사하여 산사태발생 특성을 분석하였다. 전라북도 지역을 산사태 발생 수는 총 182개소였으며, 산사태 발생 평균면적은 $1,859m^2$, 평균 발생토사량은 $4,41m^3$, 평균 길이와 폭은 각각 139m와 13m로 나타났다. 산림환경인자별 산사태 발생 빈도가 높은 인자는 사면경사도 $21{\sim}30^{\circ}$, 북쪽사면, 해발 401m~500m 이상, 종단사면 (오목), 횡단사면 (오목), 침엽수, 화성암, 토심은 15cm이하, 하천차수는 1차, 사면위치 (산복), 산사태 유형 (선상), 임종 (인공림), 수고 11m~15m, 흉고직경 중경목(17cm이상)에서 산사태 발생이 높은 것으로 조사되었다. 전라북도 지역의 산사태 발생면적과 산림환경인자와의 상관을 분석한 결과는 횡단사면 (볼록), 사면위치 (산정), 표고 (501이상), 임상 (침엽수), 모암 (퇴적암), 흉고직경 (17cm이상)과는 1% 수준 내에서 정의상관관계를 보였고, 경사 ($31{\sim}40^{\circ}$), 모암 (화성암), 흉고직경 (6~16)에서 1% 수준 내에서 부의 상관관계를보였다.
우리나라 산사태의 대부분은 사면의 깊이가 얕은 상태에서 발생하며, 지형적 지질적 및 강우조건에 따라 각기 다른 사면 파괴의 형태를 보여주고 있다. 본 논문에서는 IFDM의 기법을 이용하여 강우침투에 의해 발생할 수 있는 불포화지반으로의 침윤전선의 진행, 간극수압의 시간적 발생과정 등을 포함하는 침투해석을 수행하였다. 침투해석으로 얻은 강우침투 결과를 hyperbolic 응력, 변형을 모델에 조합하여 시간별로 응력, 변형해석을 할 수 있는 모델을 제안하였다. 이 모델에 의한 해석예로써 용인군 창리 산사태 지역을 선택하여 기존의 한계평형법과 본 논문에서 제안한 모델의 결과를 비교하였다.
산악지형이 우세한 강원도 지역 내 도로 및 철도 노선에는 수많은 암반 절개 사면들이 존재하며 이들 사면들은 각각 담당 기관별로 유지관리되고 있다. 사면의 위험도를 평가할 때 모든 암반사면에 대한 정밀조사를 수행하기에는 전문 인력과 예산 면에서 거의 불가능하다. 이러한 암반사면의 효율적 관리를 위해서는 1단계로 현장 실무자가 암반사면의 위험도를 개략적으로 평가하여 암반사면의 기본적인 정보를 관리하는 한편, 이를 바탕으로 위험사면을 선정하여 전문가에 의해 후속 정밀조사를 실시하도록 하는 2단계 평가가 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 기존 문헌 조사 및 전문가에 의한 정밀현장조사와 분석을 통하여 현장실무자가 손쉽게 사용할 수 있도록 단순화된 암반사면위험도평가법을 개발하였으며 전문가에 의한 현장적용을 통해 타당성을 검토하였다. 개발된 KSMR은 적은 평가항목에도 불구하고 SMR을 대체할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 KSMR에 의한 평가시 사면높이를 고려한 결과 전문가에 의한 위험도평가등급과의 오차가 약간 감소하는 것으로 나타났다.
본 연구지역은 절취사면 연장이 약 450m에 달하며 사면 절취결과 암질의 측방변화가 현저한 지반조건을 나타냈다. 사면 안정대책의 수립을 위해 절취사면에서 구성암석, 지질구조, 불연속면의 방향성 등 지질공학적인 조사를 수행하였다. 절취사면의 방향성, 사면높이, 지반조건 등을 고려하여 6개의 Zone으로 구분하고, 안정성 분석은 불연속면의 방향성과 사면의 절취방향간의 기하학적 상관관계에 의한 안정성 분석이 가능한 DIPS 프로그램을 이용한 평사투영법으로 실시하였다. 사면안정성 분석결과를 바탕으로 시공성, 안정성, 경제성을 고려하여 비교적 큰 암괴의 이완시 도로 하단부에 미치는 영향을 최소화 할 수 있는 고강도 낙석 방지망(higth tensile steel wire net) 설치, 사면 보호공, 옹벽의 증고 등 다양한 공법으로 사면안정 대책을 수립, 시행하였다.
국내 외에서 사면 붕괴 조기 경보를 위한 모니터링 및 자동측정기에 대한 많은 연구가 있지만 대부분 사면 붕괴 측정기가 사면의 표층에 설치되어 있어 사면의 붕괴 등 재난이 발생되기 전에 감지 및 경보가 가능한 시스템에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 본 연구에서는 록볼트에 센서를 부착하여 사면 붕괴 모의 실험을 수행하였고, 사면 붕괴 초기에 발생하는 사면 거동 특성을 분석하였다. 또한, 숏크리트를 타설한 사면과 자연사면, GFRP와 나선형 철근 록볼트를 사용하여 사면 조건 및 재료 조건에 따른 실험을 수행하고 결과를 비교 검토하였다. 본 연구는 급경사지 및 산사태 위험 지역 등 사면 붕괴 발생 전 조기 감지 및 경보를 통하여 사전에 대피할 수 있는 예 경보시스템 개발 시 기초자료로 활용 될 수 있을 것으로 판단된다.
한반도 중부지방의 사면형성과정을 검토하기 위하여 이 지역에 광범위하게 분포하는 쥬라기의 화강암과 선캄브리아기의 편마암으로 구성된 산지 소유역에서 수문관측을 실시하였다. 화강암 유역의 면적은 0.0546$\textrm{km}^2$이며, 기복비는 0.35이다. 편마암 유역은 다소 넓어 면적은 0.0754$\textrm{km}^2$이나 기복비는 0.36으로 거의 같다. 두 유역의 사면은 모두 사림으로 피복되어 있다. 관입시험 결과에 의하면 화강암유역 토층의 층후는 20cm 이하로 얇고 도처에 기반암이 보출된다. 반면에 편마암 유역의 층후는 50cm 이상으로 상대적으로 두껍게 나타난다. 관측은 1999년 5월부터 시작하였으며, 현재도 계속되고 있다. 강우에 대한 유출방응은 편마암 유역이 화강암 유역에 비하여 신속하게 나타난다. 첨두유량과 기저유량 모두 화강암유역보다는 편마암유역에 전반적으로 높게 관측되어 편마암 유역 사면에서의 저류량이 큰 것으로 생각된다. 또한 편마암사면에서 우수의 체류시간을 반영하여 전기전도도는 편마암 유역이 화강암유역보다 2배 정도 높게 관측된다.
GIS를 이용, 서울 근교 지역을 대상으로 광역지질재해도를 작성하여 대상 지역데 대한 광역 지질재해, 특히 사면 붕괴에 관한 분석 연구를 시도 하였다. 사면붕괴를 야기 시키는 요소인 사면형태, 지질, 지하수, 토양의 성질, 강우, 식생 등을 GIS 기법을 이용하여 정량적으로 분석 하였으며, 최종적으로 이들 요소들을 지도모형으로 변환 시켜 광역재해도를 작성하게 되었다. 본 연구를 위하여 SUN 4-390 Workstation 과 ARC/INFO & ERDAS가 이용되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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