지진과 지하수위 변화에 의한 산사태 위험성 분석 연구 = Assessment of Landslide Hazard Induced by Earthquake and Groundwater Level Variation

국문 초록 (Abstract)

우리나라의 산사태 관련 연구는 강우에 의해 유발되는 산사태의 특성 분석이나 사면 구성 물질의 물리적 및 역학적 특성에 대한 분석이 주로 수행되어 왔다. 그러나 산사태를 발생시키는 가장 중요한 요인인 지진은 상대적으로 그 중요성이 고려되지 못하였는데, 이는 한반도에서 발생하는 지진의 규모나 빈도가 비교적 작고 과거 지진에 의해 큰 피해를 받은 경험이 없기 때문이다. 하지만 국외의 사례를 살펴보면 지반의 지하수위 상승 시 소규모 지진에 의해서도 대규모의 산사태가 발생하는 것으로 보고되고 있다. 최근 들어 우리나라에서도 매년 일정규모 이상의 지진이 꾸준히 발생하고 있음을 감안할 때, 관련 연구가 요구된다. 따라서 본 연구에서는 국내의 기후와 환경 조건에서 지진에 의한 산사태 발생 위험성을 예측하기 위해 해석 모델을 선정하고 다양한 조건을 가정하였으며, GIS 분석 기법을 통해 연구지역에 대한 지질특성 정보를 구축하고 분석하였다. 이때 모든 정보들은 GIS 분석 도구인 ARC/Info를 이용하여 커버리지 형태인 10m × 10m 크기의 격자(grid) 형태로 작성되었다. 사면의 기하학적 정보를 결정하기 위해 수치지형도로부터 DEM을 작성하고 이를 통해 사면 경사를 추출하였다. 또한 사면이 가지고 있는 각종 지질학적 특성들을 정밀토양도 등을 통해 결정한 후, 각각의 레이어 로 생성하고, 이를 이용하여 안전율을 산정하였다. 안전율을 사면의 경사 정보 등과 함께 분석하여 임계가속도를 산출하게 되고, 지진에 의한 영향인자를 고려해주는 Arias intensity와 함께 Newmark model을 통해 융합하여 최종적인 지진에 의한 사면의 변위를 예측하였다. 본 연구를 통해 사면의 지하수위가 증가하게 되면 일반적으로 규모 6 이상의 대규모 지진이 아닌 3∼4의 소규모 지진에서도 연구지역에서 산사태가 발생 할 가능성이 매우 높은 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서 제안한 지하수위가 상승한 사면에서의 지진에 의한 산사태 위험도를 활용하여 지진 발생 우려 지역 등에 대한 사면 재해를 예측하고, 그에 대한 예방 활동 등의 의사결정에 활용 할 수 있을 것으로 판단된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In Korea, most landslide related researches were mainly focused on the rainfall induced landslide occurrence and their geological characteristics. This is because most landslides in Korea were triggered by heavy rainfall. Since the earthquake is not a common geological hazard in Korea, the researches about earthquake triggered landslides are quite limited. However, since the frequency and magnitude of earthquake occurred in Korea were increasing, there is a possibility that massive landslide is caused by earthquake with fully saturated soil mass. Therefore, the landslide hazard induced by earthquake has been analyzed in this study. For that, the geological characteristics were obtained and managed by GIS and Newmark displacement model was utilized.
In order to check the feasibility and validity of the approach, the practical example was selected and the hazard of the earthquake induced landslides was evaluated. especially, the variation of groundwater level was considered since even the small magnitude of earthquake triggered the landslide when the soil was saturated with high level of groundwater.
In the procedure of the study, slope angle, cohesion, friction angle, unit weight of soil were obtained and constructed as a spatial database layer. Then the critical acceleration and the arias intensity of earthquake were evaluated and theses values were used in Newmark displacement model. The results of the research showed that landslide could be taken place easily with small earthquake such as magnitude of 3.0 to 4.0 if the soil was saturated with water.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 1
• 1.1 연구 배경 1
• 1.2 국내외 연구 동향 5
• 1.2.1 국내연구동향 5
• 1.2.2 국외연구동향 6
• 1.3 연구목적 8
• 1.4 연구방법 9
• 제2장 배경 이론 12
• 2.1 산사태 이론 12
• 2.1.1 산사태 발생 요인 12
• 2.1.2 산사태 유형 13
• 2.2 지진 기본 이론 16
• 2.2.1 지진의 원인 16
• 2.2.2 지진의 크기 17
• 1) 지진의 진도 17
• 2) 지진의 규모 18
• 가. Richer local magnitude 18
• 나. Moment magnitude 19
• 다. Surface wave magnitude 19
• 라. Body wave magnitude 20
• 3) 지진 에너지 20
• 2.2.3 지반 거동 변수(ground motion parameters) 23
• 2.3 산사태 예측 모델 25
• 2.3.1 Static model 25
• 2.3.2 Pseudo static model 26
• 2.3.3 Newmark model 28
• 제3장 지진에 의한 산사태 위험성 분석 32
• 3.1 연구지역 32
• 3.2 연구지역 공간 데이터베이스 구축 34
• 제4장 해석 결과 48
• 4.1 가상 지진 해석 결과 48
• 4.2 과거 지진 기록을 이용한 해석 결과 69
• 제5장 결론 74
• 참고문헌 77
• ABSTRACT 81