해안 도시 지역의 지반건전도 평가기법에 관한 연구 = Ground Integrity Evaluation Method for Coastal Urban Area

국문 초록 (Abstract)

최근 도심지에서 지반 함몰사고가 빈번하게 발생하여 큰 인적 및 물적 피해를 초래하고 있으며, 이로 인한 사회적 문제가 대두되고 있다. 지금까지 지하에 분포하는 층상구조 및 다양한 지반 탐사 분석 방법은 단편적으로 조사되어 계획을 수립에 활 용되었을 뿐, 이를 종합적으로 분석하여 지반의 건전도를 평가하는 연구는 부족하 였다. 이에 다양한 조사 데이터를 이용하여 지반의 건전도 평가기법을 정량적으로 개발할 필요성이 제기되고 있다. 이 논문은 해안 도시지역에서 발생하는 지반침하 문제를 해결하기 위한 선행평가 (Preliminary Evatuation) 방법으로서 지반의 위험요소를 정량적으로 점수화하고 지반 건전도 평가 방법을 정립하여 지반 굴착 중 구조적 위험을 미리 예측하고 지 반 침하 위험을 선제적으로 예방하는 것을 목적으로 한다. 지반건전도 평가를 위해 먼저 광역지역에 대한 문헌 조사, 현장 조사 및 지반 물 리탐사를 실시하여 지반정보를 확보하였다. 지반 조사, 시추 조사, 고지도 분석, 지 반 침하 발생 이력 분석, 지표 투과 레이더(GPR) 탐사, 탄성파 탐사, 전기비저항 탐사, CCTV 조사를 통해 지반 특성을 정량적으로 분석하였다. 분석을 통해 도출된 지반건전도 평가 인자는 지하 안전 평가의 지반 위험도 평가 방법을 기반으로 평가 방식을 보강한 방법으로써, GPR 탐사 깊이의 천층과 전기비저항 탐사 깊이의 심층 으로 평가를 세분화 하였다. 천층 평가는 상하수도 등 매설물 중심의 지반 상태를 정량화하고, 심층 평가는 암반층의 지층 상태를 정량화하여 지반 건전도 평가 기법 을 제시하였다. 공간 통계 기법인 크리깅(Kriging) 방법을 활용하여 지층 조사 정 보의 신뢰도를 향상시켰다. 천층과 심층분석을 통해 도출된 평가 인자들을 우선순 위에 등급화 하였다. 본 연구에서는 지반침하 위험도를 점수로 정량화할 수 있는 지표로서 지반 건전 도 등급, SGIG(Soil Ground Integrity Grade)을 제안하였다. 지반건전도는 평가 항목에 각각의 점수를 부여하여 정량화함으로써, 개발과정에서 사전 조사에 따른 지반건전도 등급을 제시하고 공사 위험도를 평가하는 방법이다. 지반건전도 등급은 천층부(5m 이내)와 심층부(5m 이상)별 지반의 안정성 여부에 따라 5등급으로 분 류하였다. 점수가 낮은 지역은 취약 지역으로 보강공법이나 차수공법을 적용하여 강성이 높은 공법을 사용하도록 하고, 점수가 높은 지역은 일반적인 굴착 공법으로 안전한 시공이 가능하도록 점수를 부여하였다. 지반건전도 평가 방법은 굴착공사에 대한 안정성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 공사의 효율성을 향상시키고, 예방 중심의 지반 관리를 가능하게 한다. 향후, 지반 조사 보강을 통해 통합 데이터베이스화 함으로써 GIS시스템과 연계하여 지표 및 지하 안전관리 통합지도 플랫폼으로 발전시킬 수 있을 것이다. 이 연구가 지반건전 도 평가 체계의 표준화 정립과 사고 예방에 기초 자료로 활용되기를 기대한다.

목차 (Table of Contents)

• 국문요약 i
• 목 차iii
• 그림목차 vii
• 표 목 차 ix
• 제 1 장 서 론1
• 1.1 연구목적1
• 1.2 연구동향3
• 1.3 연구방법4
• 제 2 장 지반건전도 평가에 관한 이론적 고찰 8
• 2.1 지반건전도 평가 8
• 2.1.1 사전영향평가 방법 8
• 2.1.2 지반건전도 평가의 절차 11
• 2.2 지반건전도 평가인자 14
• 2.2.1 지반건전도 평가 항목 14
• 2.2.2 지반조사 평가 항목 17
• 2.3 지반건전도 평가인자 분류20
• 2.3.1 지반조사 통합 정보 20
• 2.3.2 표준관입시험 정보21
• 2.3.3 지층별 토질조사 정보21
• 2.3.4 지층별 암반조사 정보23
• 2.3.5 실내실험 정보 24
• 2.4 지반건전도 평가인자 등급화 25
• 2.4.1 지반건전도 평가인자 25
• 2.4.2 천층 평가인자의 우선순위 25
• 2.4.3 심층 평가인자의 우선순위 27
• 2.4.4 점수 평가 방법 29
• 2.5 지구 통계학적 기법 분석 32
• 2.5.1 단순 크리깅 기법 32
• 2.5.2 정규 크리깅 기법 35
• 제 3 장 연구대상지 지형 및 지반조사 37
• 3.1 지형 및 수계 조사 37
• 3.2 지질 특성 조사 40
• 3.3 지반 특성 조사 42
• 3.3.1 시추조사를 통한 지반특성42
• 3.3.2 실내 및 현장시험 결과49
• 3.4 지하수 특성 조사55
• 3.4.1 수리 수문 현황 55
• 3.4.2 수리 지질학적 특성61
• 3.5 지하 매설물 특성 조사 67
• 3.5.1 상 하수관로 정보 67
• 3.5.2 배수지 정보 69
• 3.5.3 우수 및 오수관로, 하수관로 70
• 3.5.4 기타관로 71
• 제 4 장 3차원 지층분석 및 지하수 유동해석 72
• 4.1 개요72
• 4.2 크리깅 기법을 활용한 3차원 지층 분석 72
• 4.2.1 크리깅 모델링 72
• 4.2.2 지층분석 결과 73
• 4.3 지반 및 지하수 연계 해석87
• 4.3.1 지하수 유동87
• 4.3.2 지하수 유동 해석 90
• 제 5 장 지반침하 위험요소 도출을 위한 현장조사96
• 5.1 지반침하 추이분석 96
• 5.2 지반침하 위험요소 평가98
• 5.2.1 지층구조 및 토질특성 98
• 5.2.2 지하수위 및 수질특성 99
• 5.2.3 전기비저항 탐사를 통한 위험인자 도출 101
• 5.3 GPR 탐사를 이용한 지반침하 위험요소 평가106
• 5.3.1 조사지역 위치도 106
• 5.3.2 지하시설물의 노후화 107
• 5.3.3 지하수의 영향 107
• 5.3.4 공동의 크기와 등급 108
• 5.3.5 노후관로 주변 공동관리 109
• 5.3.6 완전하지 않은 복구의 미흡 110
• 5.3.7 유지관리의 지연 111
• 5.4 CCTV 탐사를 이용한 지반침하 위험요소 평가 112
• 5.4.1 조사위치도 112
• 5.4.2 하수관로의 노후화113
• 5.4.3 하수관로 파손 및 이음주 이탈 113
• 5.4.4 오염물질의 퇴적 114
• 5.4.5 염분 노출 설치구간 115
• 5.4.6 굴착공사에 따른 지하수 유출 115
• 5.5 지반조사 및 탐사결과로 부터 위험요소 평가인자 요약 116
• 제 6 장 건전도 평가에 따른 지반별 위험도 평가 117
• 6.1 평가 개요 117
• 6.2 천층의 지반 건전도 영향 평가 117
• 6.2.1 천층 지반 건전도 평가를 위한 조사 118
• 6.2.2 천층 지반의 영향 인자 평가119
• 6.3 심층의 지반 건전도 평가인자 120
• 6.3.1 심층 지반 건전도 영향인자 평가 120
• 6.3.2 심층지반 평가인자123
• 6.4 지반 건전도 평가 인자 등급화 124
• 6.4.1 지반 건전도 평가를 위한 인자별 점수체계 124
• 6.4.2 지반 건전도 평가 등급 128
• 6.5 대상지역의 지반 건전도 등급 평가130
• 6.5.1 전진리 00 택지 130
• 6.5.2 주청리 00 택지 132
• 6.5.3 조산리 00 택지 133
• 6.5.4 SGIG에 따른 평과 결과분석135
• 제 7 장 결 론137
• 참고문헌 139
• Abstract147
• 감사의 글150