토사비탈면 붕괴에 대한 계측관리기준 제안: 지표 경사를 중심으로 = Suggestion of Measurement Management Criteria for Soil Slope Failure - Based on Surface Inclination

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This research studied slope behavior and the development of measurement management criteria(MMC) for soil slope failure based on surface inclination by conducting a slope failure experiment with surface inclination measurement. In particular, a real scale steep-slope failure simulator was used in the slope failure experiment, and the displacement behaviors were measured and analyzed using a digital camera, displacement measurement, and inclination measurement to develop the MMC. Specifically, the displacement and inclination behaviors followed a polynomial model because two methods could measure the surface behavior of a slope. In addition, the graded MMC determined the 'surface inclination velocity' with the same method used for the MMC from surface displacement. Additionally, four types of MMC were determined for 'Watch-Starting point when value is detected', 'Caution-Starting point of constant velocity', 'Warning-End point of constant velocity', and 'Alert-End point of acceleration'. Based on the results of the research, four graded MMC results were obtained for 'Watch-Starting point when value is detected', 'Caution-0.04°/min', 'Warning-0.22°/min', and 'Alert-1.74°/min'. Also, each determined MMC exhibited reliability from the other slope failure experiment with different soils and a comparison with the corresponding MMC from surface displacement.

국문 초록 (Abstract)

본 논문은 지표 경사계를 설치한 비탈면 붕괴실험을 통해 지표 경사 기반의 비탈면 거동 분석 및 지표 경사 기반의 계측관리기준 개발연구를 수행하였다. 지표 경사 기반 계측관리기준 개발을 위해 실규모 급경사지 붕괴 시뮬레이터를 활용하여 비탈면 붕괴를 유도하였으며, 붕괴과정 동안의 지표 거동을 영상촬영, 지표 변위계 그리고 지표 경사계를 이용하여 측정 및 분석하였다. 분석 결과 지표 변위 거동과 지표 경사 거동 모두 다항형의 거동을 보이는 것으로 확인되었으며, 이는 두 계측기 모두 직접적인 지표의 변화를 측정하는 방법이기 때문으로 판단된다. 따라서, 지표 경사의 계측관리기준은 다항형 모델을 기반으로 설정하였으며, 계측관리기준의 단위는 ‘지표 경사속도’로 설정하였다. 단계별 관리기준은 ‘관심단계-계측시점’, ‘주의단계-등속의 시점’, ‘경계단계-등속의 종점’, ‘심각단계-과속의 종점’인 4단계로 설정하였다. 데이터 분석을 통한 최종 산정한 계측기준은 ‘관심단계-계측시점’, ‘주의단계-0.04°/min’, ‘경계단계-0.22°/min’, ‘심각단계-1.74°/min’로 제안하였다. 본 연구에서 제안한 단계별 계측관리기준은 추가적인 실증실험을 통한 데이터 분석 및 지표 변위 기반의 계측관리기준과의 계측 경보 발령 비교를 통해 신뢰성을 검증하였다.

참고문헌 (Reference)

1 최선규 ; 정향선 ; 송효성 ; 권태혁 ; 김영철 ; 이정민, "한국의 경사지 붕괴 예⋅경보 시스템에 관한 연구" 한국방재학회 19 (19): 73-81, 2019

2 석재욱 ; 송효성 ; 강효섭 ; 김호종, "표층붕괴 예측을 위한 체적함수비 적용성 연구" 한국산학기술학회 20 (20): 737-746, 2019

3 이창우 ; 김동엽 ; 우충식 ; 김유승 ; 서준표 ; 권현정, "토양함수지수를 이용한 국가 산사태 예보체계 구축 및 운영" 한국방재학회 15 (15): 213-221, 2015

4 전환돈 ; 김수전, "토사재해 예경보를 위한 초단기 예측강우의 활용에 대한 연구" 한국습지학회 19 (19): 366-374, 2017

5 최선규 ; 석재욱 ; 정향선, "토사비탈면 붕괴에 대한 계측관리기준 제안: 변위를 기준으로" 한국방재학회 21 (21): 251-260, 2021

6 손인환 ; 오용탁 ; 이수곤, "축소모형 실험을 통한 국내 화강암 풍화토의 산사태 예측 실험 연구" 한국산학기술학회 20 (20): 439-447, 2019

7 송영석 ; 채병곤 ; 이춘오 ; 김경수 ; 조용찬, "지질조건에 따른 자연사면 산사태의 기하학적 특성" 대한지질공학회 17 (17): 75-87, 2007

8 이지성 ; 강효섭 ; 석재욱 ; 김윤태, "전국단위 산사태 발생 예측을 위한 위험수준별 강우 한계선 개발" 한국방재학회 19 (19): 225-236, 2019

9 이광우 ; 석재우 ; 강효섭 ; 김현기, "실대형 실험을 통한 강우에 의한 산사태 발생 거동 분석" 한국방재학회 19 (19): 383-392, 2019

10 최신규 ; 이정민 ; 김윤태 ; 권태혁, "슬릿형 사방댐의 토석류 포착 특성: 현장 적용 결과" 한국방재학회 17 (17): 261-269, 2017

11 석재욱 ; 정향선 ; 송효성 ; 최선규 ; 정민수, "붕괴사례 분석을 통한 토사재해 발생요인 및 건물 피해 특성 연구" 한국산학기술학회 23 (23): 1-10, 2022

12 송효성 ; 채병곤 ; 송영석 ; 최정해 ; 서원교 ; 우익, "불포화 무한사면의 안정해석을 활용한 산사태 모형실험에 관한 연구" 대한지질공학회 29 (29): 541-552, 2019

13 정향선 ; 강효섭 ; 석재욱 ; 김호종, "급경사지 붕괴 모의실험을 위한 인공강우장치의 강우분포특성" 한국산학기술학회 20 (20): 828-835, 2019

14 김만일 ; 채병곤 ; 조용찬 ; 서용석, "국내 풍화토의 강우 침투특성 분석을 위한 실험연구:토양 체적함수비 분석 및 적용성 평가" 대한지질공학회 18 (18): 83-92, 2008

15 Ministry of the Interior and Safety (MOIS), "The R&D research on construction of monitoring management system for evacuating inhabitant in steep slope site and development of monitoring specification" 2015

16 Taro Uchimura, "Precaution and early warning of surface failure of slopes using tilt sensors" Elsevier BV 55 (55): 1086-1099, 2015

17 D. M. Cruden, "Landslide types and processes" Transportation Research Board, National Academy of Science 36-75, 1996

18 L. I. U. Peng, "Landslide emergency monitoring and early warning based on situation awareness sensing" 175 (175): 04030-, 2018

19 S. Qiao, "Investigation on surface tilting in the failure process of shallow landslides" 20 : 2662-, 2020

20 Ministry of the Interior and Safety (MOIS), "Guideline of steep-slope management"

21 J. Xie, "Experimental study on the relationship between the velocity of surface movements and tilting rate in pre-failure stage of rainfall-induced landslides" 21 (21): 5988-, 2021

22 J. Eichenberger, "Early warning thresholds for partially saturated slopes in volcanic ashes" 49 : 79-89, 2012

23 National Disaster Management Research Institute (NDMI), "Development of steep slope disaster mitigation technology based on empirical experiments(Ⅱ)" 2019

24 Ministry of Land, Infrastructure and Transport (MOLIT), "Development and operation of road cut slope management system in 2004" 2004

25 B. S. Yoo, "A study of failure analysis methods based on real-time monitoring data for landslide warning system" Kumoh National Institute of Technology 2006

26 J. Xie, "A new prediction method for the occurrence of landslides based on the time history of tilting of the slope surface" 17 : 201-312, 2020