산사태 발생 조건은
- 강우량 200mm 이상, 최대 시간당 32mm 이상
- 암질 및 임상(임목)의 종류에 따라 차이가 있으며,
- 계곡부가 산복부 보다 확률이 크다.
- 30~35도 이상의 경사는 관리할 필요가 있으며,
- 모래 함량이 많을수록 마찰력이 작아져 산사태 발생확률이 커진다.

절토 사면의 안정성 검토

1. 조사항목
- 사면보호공의 융기나 균열, 낙석보호공의 파손 여부
- 사면부대시설물의 균열, 간격 등

2. 문제 요소
- 연약지반
- 용수 발생
- 동결 융해가 일어나기 쉬운 곳
- 전석, 부석 : 낙석
- 토석류 : 물이 다량으로 함유되어 유동화된 토사가 흘러내리는 현상.
1) 토사가 사면을 따라 하강하여 생성
2) 급격한 출수에 의해 계곡의 퇴적토사 침식 및 유수와 함께 흘러내림. (위험성이 더 큼.)
3) 풍화사면에서 풍화물과 물이 혼합되고 탄성한계를 넘어서 액체가 흐르듯이 빠르고 멀게 이동.
4) 대규모, 돌발적, 큰 압력과 속도, 대응이 어렵다,
5) 불투수층과의 경계가 있는 무한사면의 경우 완만한 경사에서도 Land Creep 가 발생할 수 있으며, 토석류와 관련된다.
6) 사방댐을 단계별로 설치하여 물의 흐름은 유도하고, 흙 등 debris 의 흐름은 억제한다.

3. 대책
- 보호 : 배수시설 (표면수로 인한 침식 방지)
공중사진이나 드론(Drone)으로 뜬돌/균열여부 관찰. 낙석 시뮬레이션.
지하수 배제 : 수평배수공 – 누수량/위치 확인하여 설치위치, 간격, 깊이 등 검토
- 보강 : 억지말뚝, 옹벽, 경사조정
- 토석류 : 사방댐, 산마루 측구, 사면 종/횡 배수공사, 표면보호공 – 피해최소화가 목표.


4. 유지관리
- 배수시설의 조사를 통해 지반 침식여부 관찰
표면수가 국부적으로 집중되는 곳, 용수나 침투수가 많은 곳, 지하수위 변동이 심한 곳.
- 토석류 발생가능성 : 빈도조사, 유출 토사량 조사, 토석류 최대 입경 조사
- 시설물 하부 세굴이나 유실여부

토석류에 대하여 좀 더 집중적으로

토석류 : 집중 강우 시 자연사면의 붕괴로 표면수, 계곡수와 파괴쇄설물이 섞여서 흐르는 것. 5mm 이상 50% 이상 통과

문제점 : 선단에 거석이나 유목이 집중, 예측불가능, 속도가 빠름.

용적농도비 : Vs/V 0.4~0.8. 0.8 이상이면 고체상태의 전단파괴로 인식.
질량 : 2.5~3.0 t/m3

메커니즘 : 파괴(시작) (경사 20~30) -> 이동 (경사 10~20) -> 퇴적 (10이내)
1. 강우 시 침투에 의해 지하수가 증가, 횡방향 구속압 감소
2. 배수상태 -> 파괴 -> 비배수, 전단변형율 증가 -> 파괴토 이동
3. 지하수위 증가에 따라 유효응력이 약해지고, 구속압이 작아지면서 Mohr-Coulomb 원에 닿게 됨.


토석류의 특성값
1. 토석류 규모 (설계토석량) : 토석의 부피, 과거 토석류 기록 추정, 계곡의 유역면적등 고려, 경험적 관계식
2. 첨두토석유량 : 유속, 수로단면적 고려, 홍수유량 고려
3. 평균유속 : 경험적자료, 이론적인 흐름 모델에서 유도
4. 수심 : 횡단면에서의 평균수심, 홍수흔적 활용, 연속방정식
5. 퇴적경사 : 경험적 관측

토석류 감시 및 경보시스템 : 드론, 감시카메라, 유량계, 감지센서 등

대책 : 파쇄시설, 사방댐(slit dam), 네트공, frame, fin 등

예방 : 배수시설 설계과정에서 토석류 가능여부를 분석 (발생가능토석량, 첨두토석유량)

침투(Seepage) 해석의 목적

- 침투는 수두차와 간극에 의해 결정됨. (토립자 사이의 빈공간을 수로로 하여 흐름)

- 터널 막장면의 침투 시 안정성 저해,

- 침윤선이 제내지까지 발달되면 누수가 시작되고, Piping 으로 이어짐.

- 지하수위 저하 및 흐름 파악

- 터널 굴착 시 응력이완, 막장에서의 용수에 의한 침투수압을 확인 및 계산할 필요가 있음.

- 제체의 건조한 정도(함수비)에 따른 침투량 및 수압파쇄 발생여부 확인.

침투 및 지하수의 흐름

- 침투 속도 : Q/Av = V’ (Av : 단면적에서 공극의 평균면적), V’ = V/n (Darcy 의 법칙, 완전포화, 정상흐름 가정, 침투유속이 흙속의 간극을 흐르는 실제 유속으로 보통 더 크다.)

- 포화도가 떨어지면 표면장력의 영향으로 인장상태의 발전으로 흡입압(부의 간극수압) 발생.

- 비배수터널 : 지중응력 = 유효응력 + 정수압, 라이닝 단면 보강 필요. 배수터널은 유효응력(=전응력) 만 고려. (완전배수라는 가정 필요.)

- 배수터널이라도 지하수위가 주변에 높이 있거나, 투수 계수가 낮은 숏크리트 층이 정수압을 유발.

- 양압력도 고려할 필요 있음. 바닥 쪽 인버트 해석 시 고려할 필요 있음.

- 흙의 성질, 흐름, 경계조건 고려하여 침투 해석.

- 정상류 : 지반의 투수성 영향을 받지 않아 지하수와 배출수량이 동일.

- 부정류(비정상류) : 배출수량 > 지하수량. 시간에 따라 유량이 감소. 지반내 함수비/공극률을 알아야 상승/하강에 따른 유량 계산 가능. 제체 내 수위 변동 있는 경우(홍수위 도달 시간, 평수위 도달 시간)

- 해석방법 : 도해법, 시험법, 근사해법 (유한요소), 잔류응력을 위한 수치해석 (FEM, FDM)

- 프로그램 : SEEP/W, SEEP2D, TRUST, Midas SoilWorks

- 투수계수가 동일한 같은 지반조건에서도 해석영역, 요소크기, 경계조건에 따라 수압이 다르게 나타남.

투수계수 산정 시험

- 수압시험 : double packer, 9 단계시험 (1-3-5-7-9-7-5-3-1 kg/cm2), 5m 간격, 10분간 주수량 측정.

- 토사 : 10-3 cm/s, 풍화암 : 5x10-4 cm/s, 경암 : 5x10-6 cm/s (D10(mm) ^2 = k (cm/s) )

침투 안정검토

- 월류, 세굴, 비탈면(잔류수압), 연약지반 침하, 누수/파이핑/수압파쇄, 강우에 따른 함수비 증가

- 누수 : 투수성 지반 – 수위상승 – 침투수압 증가 – 침투수 유출 (파이핑), 재료의 불균일성, 시공상 다짐 불량, 부주의

- 한계동수경사 검토 : 유효응력 (상향침투시) = z r – h rw. 0 이되는 경우 파이핑/Quick Sand. 안전율 2 이상.

- 한계유속 검토 : 입자가 밀려나가는 속도 (한계침투유속, 20~2.0 cm/s) Vcr = 2 D10^1/2, V lim = 5x10-2 k^1/4. V actual 이 V cr 의 1/100 아래가 되도록 관리.

비배수터널 안정대책

- 그라우팅 공법 (JSP, CGS)

- 강관 다단 그라우팅

- 굴진장의 조정, 분할굴착

- 계측 관련 내용.





PI=0 은 해성점토로

물을 어느 이상 머금으면 소성상태를 거치지 않고 바로 액체가 되면서 부풀어 오르거나

흐트러지는 현상. Dispersive Soil 의 경우 Test 를 통해 흐트러짐의 정도를 확인할 수 있다.