양호한 연속체 암반사면의 예비 판정기준 설정 연구

김형민,이수곤,이벽규,우재경 대한지질공학회 2019 지질공학 Vol.29 No.2

It can be observed that steep slopes (65° to 80°) consist of rock masses were kept stable for a long time. In rock-mass slopes with similar ground condition, steeper slopes than 1 : 0.5 (63°) may be applied if the discontinuities of rock-mass slope are distributed in a direction favorable to the stability of the slope. In making a decision the angle of the slope, if the preliminary rock mass conditions applicable to steep slope are quantitatively setup, they may be used as guidance in design practice. In this study, the above rock mass was defined as a good continuum rock mass and the quantitative setup criterion range was proposed using RMR, SMR and GSI classifications for the purpose of providing engineering standard for good continuum rock mass conditions. The methods of study are as follows. The stable slope at steep slopes (65° to 80°) for each rock type was selected as the study area, and RMR, SMR and GSI were classified to reflect the face mapping results. The results were reviewed by applying the calculated shear strength to the stable analysis of the current state of rock mass slope using the Hoek-Brown failure criterion. It is intended to verify the validity of the preliminary criterion as a rock mass condition that remains stable on a steep slope. Based on the analysis and review by the above research method, it was analyzed that a good continuum rock mass slope can be set to Basic RMR ≥ 50 (45 in sedimentary rock), GSI and SMR ≥ 45. The safety factor of the LEM is between Fs = 14.08 and 67.50 (average 32.9), and the displacement of the FEM is 0.13 to 0.64 mm (average 0.27 mm). This can be seen as a result of quantitative representation and verification of the stability of a good continuum rock mass slope that has been maintained stable for a long period of time with steep slopes (65° to 80°). The setup guideline for a good continuum rock mass slope will be able to establish a more detailed setup standard when the data are accumulated, and it is also a further study project. If stable even on steep slopes of 1 : 0.1 to 0.3, the upper limit of steep slopes is 1 : 0.3 with reference to the overseas design standards and report, thus giving the benefit of ensuring economic and eco-friendlyness. Also, the development of excavation technology and plantation technology and various eco-friendly slope design techniques will help overcome psychological anxiety and rapid weathering and relaxation due to steep slope construction. 암반으로 구성되어 있는 급경사(65~80°) 암반사면들이 장기간 안정한 상태로 유지되고 있는 것을 관찰할 수 있다. 이와 유사한 지반상태로 이루어진 굴착 암반사면에서 불연속구조가 비탈면의 안정성에 유리한 방향으로 분포하고 있는 경우에는 발파암 경사기준인 1 : 0.5 (63°)보다급한 경사를 적용할 수 있을 것이다. 비탈면 설계기준의 경사 결정 과정에서 급경사로 적용할 수 있는 예비 암반조건이 정량적으로 설정되어있으면 설계 실무측면에서 지침으로 활용할 수 있을 것이다. 이 연구에서는 상기 암반을 양호한 연속체 암반으로 정의하고, 양호한 연속체 암반조건에 대해 공학적인 준거를 제공할 목적으로 범용적인 RMR, SMR, GSI 분류를 활용하여 정량적인 설정기준 범위를 제안하고자 하였다. 연구방법으로는 다음과 같다. 암석종류별로 급경사(65~80°)에서 안정한 비탈면을 연구 대상으로 선정하고, Face mapping 결과를 반영하여RMR과 SMR 및 GSI 분류하였다. Hoek-Brown 파괴기준을 활용하여 산정된 강도정수를 현 상태의 암반사면 안정해석에 적용하여 나타난결과를 검토하였다. 급경사로 안정하게 유지되는 지반조건으로서 예비기준의 타당성을 검증하기 위한 것이다. 상기 연구방법으로 분석 ‧ 검토한 결과, 양호한 연속체 암반비탈면은 Basic RMR ≥ 50 (퇴적암에서는 45), GSI ‧ SMR ≥ 45로 설정할 수 있을 것으로 분석되었다. 한계평형해석의 안전율은 Fs = 14.08~67.50 (평균 32.9)이고, 유한요소해석의 변위는 0.13~0.64 mm (평균 0.27 mm)이다. 이는 급경사(65~80°)로 오랜 기간 동안 안정하게 유지되고 있는 양호한 연속체 암반사면의 안정성을 정량적으로 표현하고 확인하는 결과로 볼 수 있다. 양호한 연속체암반사면에 대한 암반기준 설정범위는 자료가 축적되면 좀 더 세부적인 설정기준을 확립할 수 있을 것이고 추후 연구과제이기도 하다. 1 : 0.1~0.3의 급경사에서도 안정할 경우에, 해외 설계기준 및 사례를 참고하여 급경사의 상한 기준을 1 : 0.3으로 설계하면 경제성과 친환경성을확보하는 이점이 있게 된다. 또한 굴착기술과 식생기술 발달 및 다양한 친환경적 사면 설계기법으로 급경사에 따른 심리적 불안감과 급격한지반이완을 극복할 수 있을 것이다.

전국 급경사지 실태조사 결과 분석 및 개선방안 제시 연구

최정렬(Jung-Ryel Choi),곽재환(Jae-Hwan Kwak),김영환(Young-Hwan Kim),이문세(Moon-Se Lee),이상원(Sang-Won Lee) 한국방재학회 2024 한국방재학회논문집 Vol.24 No.4

기후변화로 인한 이상기후 발생 때문에 한반도 내 급경사지의 붕괴 위험성 및 피해가 늘어나고 있으며, 이에 예방적 재난 관리의 필요성이 대두되어 급경사지 실태조사를 통해 붕괴 위험이 있는 급경사지를 제도권 내에 등록⋅관리하고 있다. 그러나 국내 급경사지 관리에 대한 필요성이 대두된 것이 비교적 최근이며, 관리 제도가 만들어지고 현실을 반영하여 다듬어지지 않아 일부 문제점이 있는 것으로 나타났다. 이에 본 연구에서는 2022년 전국 급경사지 실태조사를 결과를 이용하여 급경사지 특징(유형, 구조, 높이, 길이, 경사, 소유주 등)과 재해위험도(재해위험 등급, 재해위험 요인) 및 위험 해소 방안(구조적, 비구조적) 제시 결과의 적정성을 평가하였다. 이를 통해 대상지 선정 방법론, 급경사지 재원, 우수에 의한 영향 검토 결과, 비구조적 대책 방안 검토 결과, 사유지 급경사지 관리 차원에서 문제점을 도출하고 개선방안을 제시하였다. 급경사지 재난 대응을 위해 필수요소인 실태조사 제도가 현실을 반영하여 개선된다면, 급경사지 붕괴로 인해 발생하는 피해 비용 및 복구 비용을 획기적으로 줄이는 데 도움이 될 것으로 판단된다. The risk and damage caused by steep slope collapses within the Korean Peninsula are increasing because of abnormal weather patterns resulting from climate change. Consequently, there is a growing need for proactive disaster management, leading to the registration and management of steep slopes prone to collapse within the jurisdiction through nationwide surveys. The necessity for domestic steep slope management has recently become apparent although the management system has some issues in establishing and refining it to reflect reality. In this study, the appropriateness of the results obtained from the 2022 nationwide survey of steep slope areas was evaluated utilizing the characteristics of steep slopes (types, structures, heights, lengths, slopes, and landowners.), disaster risk (disaster risk grades and risk factors), and risk mitigation measures (structural and nonstructural), to propose improvement measures. Through this, we identified problems with the methodology for selecting target areas, funding for steep slope management, impact assessment of disasters, and results of reviewing non-structural measures, thereby proposing improvements in the management of privately owned steep-slope areas. By improving the survey system, which is an essential element for responding to steep slope disasters, to reflect reality, the costs of damage and recovery caused by steep-slope collapses are expected to significantly decrease.

급경사지 주민대피를 위한 강우기준 설정에 관한 연구

서창우,박기범 한국환경과학회 2022 한국환경과학회지 Vol.31 No.11

In this study, not only the increase in rainfall for a short period of time but also the increase in rainfall for a longer duration is frequently occurring according to climate change. Changes in rainfall patterns due to climate change are increasing damage to steep slopes. The Ministry of Public Administration and Security has been operating the criteria for evacuation of residents in steep slopes since 2015. However, the damage to steep slopes due to torrential rains in 2020 has been increasing. In this study, rainfall data from areas affected by steep slopes from 1999 to 2020 were collected and compared with the existing criteria(2015) for evacuation of residents at steep slopes of the Ministry of Public Administration and Security, and the status of the issuance of resident evacuation forecast was compared. Through this study, the rainfall criteria for each region were calculated and presented by reflecting the rainfall characteristics of the steep slope destruction area due to climate change, and it is believed that it can be used as a standard rainfall to reduce human casualties in the steep slope area in the future.

급변수심에 적용 가능한 확장형 Boussinesq 방정식

김건우(Kim Gunwoo),이창훈(Lee Changhoon),박우선(Park Woo Sun),서경덕(Suh Kyung-Duck) 대한토목학회 2007 대한토목학회논문집 B Vol.27 No.5B

본 연구에서는 급변 수심에서 확장형 Boussinesq 방정식에 의한 파랑의 거동을 연구하였다. Boussinesq 방정식의 유도과정에서 바닥의 경사가 완만하다는 가정 하에 Madsen과 Sørensen(1992)의 식에서는 바닥의 곡률 항과 바닥경사의 제곱 항이 생략되어 있고, Nwogu(1993)의 식에서는 바닥의 곡률 항이 포함되어 있지만 바닥경사의 제곱 항이 생략되어 있음을 확인하였다. 더 나아가 Madsen과 Sørensen의 식에 바닥의 곡률 항과 바닥경사의 제곱 항을 포함한 식을 수립하였다. Booij(1983)의 경사면 위의 파랑의 반사율 측정 실험을 다양한 주기에 대해서 수행하였다. 그 결과 Nwogu 의 식은 급경사의 경우에 해가 정확하지 않았으나, 완경사의 경우에 정확히 파랑 변형을 예측하였다. Madsen과 Sørensen의 식의 해는 중간수심 해역의 모든 경사 구간에 정확하지 않았다. 본 연구에서 유도된 식의 해는 천해에서는 정확한 반면 중간수심 해역의 급경사 구간에 정확하지 않은 한계가 있다. 이는 Madsen과 Sørensen의 유도과정에서 더해주는 분산 항이 장파이론에 근거했기 때문인 것으로 판단된다. 또한 Davies와 Heathershaw(1984)의 사련 위의 Bragg 반사 실험도 수행하였다. 바닥의 곡률 항이 포함된 Nwogu의 식, 본 연구에서 유도된 식의 해는 정확한 반면 Madsen과 Sørensen 식의 해는 정확하지 않았다. We investigated the transformation of water waves over rapidly varying topography which is simulated by the extended Boussinesq equations. We found that mild-slope assumption was made during their derivation. Thus, both the bottom curvature and squared bottom slope terms are neglected in the equations of Madsen and Sørensen (1992) and the squared bottom slope terms are neglected in the equations of Nwogu (1993). We developed a new model which extends the model of Madsen and Sørensen by including both the bottom curvature and squared bottom slope terms. Numerical experiments were conducted to measure numerical results of the reflection coefficient of waves over the Booij's (1983) planar slope by varying incident wave periods. Nwogu's model results are accurate for a mild slope but inaccurate for a steep slope. Madsen and Serensen's model results are not accurate for all the slopes in the intermediate water depth. The new developed model results are accurate for a mild slope but inaccurate for a steep slope in the intermediate water depth. The inaccuracy in the intermediate water depth comes from that the long wave approximation was made in improving the model's dispersion characteristics. Numerical experiments were also conducted to measure the reflection coefficient of waves over the Davies and Heathershaw's (1984) ripple. The solutions of both the Nwogu's model and the developed model are accurate because these models include the bottom curvature terms. However, the solutions of Madsen and Serensen are inaccurate due to the neglect of the bottom curvature terms.

논문 : 급경사지 유지관리 및 피해조사를 위한 Mobile System 개발

송영갑 ( Young Karb Song ),김태훈 ( Tai Hoon Kim ),오정림 ( Jeong Rim Oh ),손영진 ( Young Jin Son ) 대한지질공학회 2012 지질공학 Vol.22 No.2

급경사지 피해증가에도 불구하고 사면조사 전문인력 부족 및 조사부분의 기술이 정량화하지 못해 효율적인 유지관리 가 이루어지지 못하고 있다. 이에 따라 위험 급경사지에 대한 과학적인 현장조사 및 평가기술 개발을 목적으로 기존 야장기입에 의한 조사방식에서 탈피하여 현장조사의 효율성을 향상시키고 증대시킬 수 있는 급경사지 유지관리 및 피해조사를 위한 시스템을 개발하고자 하였다. 급경사지 현장조사 및 실내업무 프로세스를 분석하여 시스템 개발에 필요한 소프트웨어 및 하드웨어를 선정 하였으며, 급경사지 조사자료를 기입할 수 있는 ``현장정보 입력시스탬`` 과 확보된 자료에 대한 분석을 수행하는 ``분석시스템``으로 구성된 ``모바일 시스템`` 올 개발하였다. 또한 개발된 모바일 시스템을 이용하여 급경사지 붕괴가 발생한 현장에 적용하여 활용성을 검증하였다. 본 연구에서 제시한 모바일 시스템을 통해 현장조사 소요시간과 인력을 절감하고 급경사지 관리, 분석, 피해예방 업무의 효율성을 제고 할 수 있을 것으로 기대한다. The efficient maintenance and management of steep slopes often require excessive professional resources and quantitative investigations. Therefore, it is important to develop technology for objective scientific site investigations and quantitative evaluations of steep slopes. This study proposes a ``Mobile System`` for steep slopes in order to improve the effectiveness of site investigations compared with conventional methods using anevaluati on table. By analyzing site investigations and desktop studies, the required software and hardware are identified to develop the ``Mobile System``, consisting of a ``Field Information Input System`` and an ``Analysis System``. The applicability of the system is verified by its application to an area with steep slopes affected by debris flows. The use of this system is expected to increase the efficiency of maintaining steep slope sand to reduce the time and resources required.

급경사지 재해위험도 평가 기준 개선 방안 연구 -행정안전부 급경사지 관리시스템 사례를 중심으로-

석재욱,강효섭,정향선,Suk, Jae-Wook,Kang, Hyo-Sub,Jeong, Hyang-Seon 한국산학기술학회 2019 한국산학기술학회논문지 Vol.20 No.9

이 연구에서는 급경사지 재해영향평가 기준의 적절성을 확인하기 위해 급경사지 관리시스템(NDMS: National Disaster Management System)에 구축된 정보를 분석하였다. 분석결과를 통해 재해영향평가의 신뢰성을 저하하는 요인이 될 수 있는 평가방법 및 제도의 문제점을 도출하였다. 재해위험도 평가지표의 경우 콘크리트 옹벽, 보강토 옹벽, 석축 등 다양한 형태의 옹벽을 평가할 수 있도록 평가지표를 개선할 필요가 있는 것으로 나타났다. 또한 전도 배부름과 백태에 대한 평가 점수가 동일한 것은 평가의 신뢰도를 하락시키는 요인일 될 수 있어 가중치에 대한 개선이 필요한 것으로 나타났다. 사회적 영향도 평가지표의 경우 철도, 국립공원, 저수지 등 급경사지 주변 환경의 특성을 고려한 평가방법의 세분화가 필요한 것으로 나타났다. 급경사지 평가 제도의 경우 효율적인 관리를 위한 급경사지 시 종점 분할 기준이 마련되어야 하며 정비사업 전 후의 효과를 반영할 수 있도록 보호 보강 공법에 대한 평가지표를 보완하고 정비사업 후 재해영향평가를 실시할 필요가 있다. 본 연구에서 제시한 문제점은 현재의 평가 기준을 운영하는 과정에서 도출된 사항으로 향후 이를 반영하여 재해영향평가를 보완할 필요가 있는 것으로 판단된다. In this study, the National Disaster Management System (NDMS) was analyzed to evaluate the disaster impact assessment standards for steep slopes. Problems in the assessment methods and systems were discovered, which could be reasons for poor reliability. The disaster-risk evaluation index needs improvement to evaluate various types of retaining walls, such as concrete/reinforced soil walls and reinforcing stone masonry. Additionally, using the same score for overturning, bulging, and efflorescence could be reasons for poor reliability, and different weighting factors are needed. Assessment methods are needed to subdivide the social influence evaluation index while considering environmental conditions of steep slopes, such as railroads and reservoirs. For the evaluation of steep slopes, standards for start and end points of steep slopes should be created for effective management, and disaster impact assessment needs to be performed after redevelopment from an advanced index for protection and reinforcement. These problems were derived from a current evaluation system, so a disaster impact assessment is necessary to supplement the results of this study.

급경사지 평가요소 분석을 통한 평가표 개선방안 연구

송영갑,박덕근,손영진,김태훈 한국방재학회 2012 한국방재학회논문집 Vol.12 No.4

There are stability checklists for steep slopes in order to evaluate their function and performance especially when they are initiated to move. It is, however, difficult to ensure the reliability of the checklist because of the diversity of institutions which use the checklist, the subjectivity of observer’s opinion, and the difference of scores in items even though they indicate same characteristics. In this study, therefore, an improved checklist and methodology is proposed, which is based on the modification of five representative steep slope stability checklists from different institutions. This may help for non-professionals to determine overall stability of steep slopes. Also, a verification is performed by applying it to identified collapsed steep slopes in order to get a reliability of the proposed checklist compared to existing checklists. 재해 및 재난을 예방하고 급경사지 붕괴 위험요인이나 기능 및 성능저하를 평가하기 위해 급경사지 평가표를 작성하여 활용하고 있다. 하지만 급경사지 평가표의 항목이 기관별로 상이하고 동일한 항목일지라도 평가배점이 다르고 조사자의 주관적 의견이 반영되어 통일성 및 신뢰성을 확보하기 어려운 실정이다. 이에 본 연구에서는 국내 급경사지 평가방법 중 대표적인 5가지평가방법을 분석, 문제점을 도출 및 보완하여 급경사지 관리주체 담당자 누구나 현장에서 손쉽게 적용할 수 있는 평가항목 및평가법을 제안하였다. 또한, 제시된 평가표 및 기존의 평가표를 붕괴된 급경사지에 적용하여 신뢰성 검증작업을 수행하였다.

급경사 지형에 위치하고 있는 갱구부의 굴착 방안 연구

김우성 ( Woo Sung Kim ),이상은 ( Sang Eun Lee ) 대한화약발파공학회 2008 화약발파 Vol.26 No.2

Recently, planning road construction in South Korea is focused on upgrading of the existing road by rerouting or restructuring. For this, roads under current construction in Korea go for more straight in its alignments and routing. Straight routing makes it all the more required to construct many mountain tunnels and bridges in Korea where mountains are so widely spread. Some portal of mountain tunnel is not rarely planed at high steep slope of mountain valley where it is not easy to secure working space for tunnel excavation. Reverse excavation is an alternative measure for excavation of tunnel portal at high steep slope. Construction in reverse excavation method has three important points requiring careful consideration: 1)planning of pilot tunnel in proper width, height, and length etc., 2)measure against the effect of one-side earth pressure to the direction of tunnel portal, 3)securing tunnel safety against shallow ground condition at portal zone. This paper intends to suggest applicable range of pilot tunnel for reverse excavation at the portal zone located at high steep slope, and shows result of study on the appropriateness of a reverse excavation by means of 3D numerical analysis. Result of 3D numerical analysis for reverse excavation at high steep slope shows that pilot tunneling will be applicable to start from the point 20~25m before the portal from inside the tunnel.

An approach of evaluation and mechanism study on the high and steep rock slope in water conservancy project

Meng Yang,Huaizhi Su,Zhiping Wen 사단법인 한국계산역학회 2017 Computers and Concrete, An International Journal Vol.19 No.5

In this study, an aging deformation statistical model for a unique high and steep rock slope was proposed, and the aging characteristic of the slope deformation was better reflected. The slope displacement was affected by multiple-environmental factors in multiple scales and displayed the same tendency with a rising water level. The statistical model of the high and steep rock including non-aging factors was set up based on previous analyses and the study of the deformation and residual tendency. The rule and importance of the water level factor as a non-aging unit was analyzed. A partitioned statistical model and mutation model were established for the comprehensive cumulative displacement velocity with the monitoring study under multiple factors and multiple parameters. A spatial model was also developed to reflect and predict the whole and sectional deformation character by combining aging, deformation and space coordinates. A neural network model was built to fit and predict the deformation with a high degree of precision by mastering its feature of complexity and randomness. A three-dimensional finite element model of the slope was applied to approach the structure character using numerical simulations. Further, a three-dimensional finite element model of the slope and dam was developed, and the whole deformation state was analyzed. This study is expected to provide a powerful and systematic method to analyze very high, important and dangerous slopes.

도심지 급경사지에서 토석류 범람 특성 및 사방댐 기능

김연중,김태우,김동겸,윤종성 한국수자원학회 2020 한국수자원학회논문집 Vol.53 No.8

Debris flow disasters primarily occur in mountainous terrains far from cities. As such, they have been underestimated to cause relatively less damage compared with other natural disasters. However, owing to urbanization, several residential areas and major facilities have been built in mountainous regions, and the frequency of debris flow disasters is steadily increasing owing to the increase in rainfall with environmental and climate changes. Thus, the risk of debris flow is on the rise. However, only a few studies have explored the characteristics of flooding and reduction measures for debris flow in areas designated as steep slopes. In this regard, it is necessary to conduct research on securing independent disaster prevention technology, suitable for the environment in South Korea and reflective of the topographical characteristics thereof, and update and improve disaster prevention information. Accordingly, this study aimed to calculate the amount of debris flow, depending on disaster prevention performance targets for regions designated as steep slopes in South Korea, and develop an independent model to not only evaluate the impact of debris flow but also identify debris barriers that are optimal for mitigating damage. To validate the reliability of the two-dimensional debris flow model developed for the evaluation of debris barriers, the model’s performance was compared with that of the hydraulic model. Furthermore, a 2-D debris model was constructed in consideration of the regional characteristics around the steep slopes to analyze the flow characteristics of the debris that directly reaches the damaged area. The flow characteristics of the debris delivered downstream were further analyzed, depending on the specifications (height) and installation locations of the debris barriers employed to reduce the damage. The experimental results showed that the reliability of the developed model is satisfactory; further, this study confirmed significant performance degradation of debris barriers in areas where the barriers were installed at a slope of 20° or more, which is the slope at which debris flows occur. 과거의 토석류 재해는 도시로부터 멀리 떨어진 산지지형에서 주로 발생하여 다른 자연재해 보다 비교적 피해가 적은 재해로 저평가 되었다. 하지만 도시화가 진행됨에 따라 도심속 산지지형에 많은 주거지 및 주요 시설물 등이 건설되면서 많은 환경적 변화와 기후변화에 따른 강우량의 증가로 토사재해의 발생 빈도가 꾸준히 증가 하고 있어 토석류에 대한 위험 리스크가 고조되고 있다. 특히 급경사지로 지정된 지역에서 토석류 범람 특성 및 저감대책에 관한 연구는 아직 미비하다. 따라서 우리나라 환경에 적합한 독자적인 방재 기술을 확보하기 위한 연구와 여러 방재 정보의 업데이트 및 개량이 요구되며 우리나라 지형 특성을 고려할 수 있는 독자적인 기술이 필요하다. 본 연구에서는 우리나라 급경사지로 지정된 지역을 대상으로 방재성능목표에 따른 토사 유출량을 산정하고 그에 따른 독자적인 모델을 개발하여 토석류 영향평가와 피해저감에 탁월한 사방댐의 기능 평가를 목적으로 한다. 사방댐 평가를 위해 개발한 2차원 토석류 모델의 신뢰성 확보를 위해 수리모형실험과의 비교 검증 결과 잘 일치하는 것으로 나타났으며 이 결과로부터 모델의 신뢰성을 확인하였다. 또한, 급경사지 주변의 지역적 특징을 고려하기 위해 평면 2차원 토석류 모델을 구축하여 직접 피해지역에 도달하는 토석류의 흐름 특성을 분석하였고, 피해저감을 위해 설치한 사방댐의 제원(높이) 및 설치장소에 따라 토석류가 하류로 전달되는 흐름 특성을 분석하였다. 특히 사방댐 설치장소가 토석류의 흐름이 발생하는 약 20° 이상의 지역에서는 사방댐의 기능이 현저히 떨어지는 것을 확인하였다.