부산대학교 도서관

도시화에 따른 영향으로 인해 도시 곳곳에 갑자기 땅이 꺼지면서 거대한 구멍이 생기는 싱크홀을 쉽게 목격할 수 있다. 지반침하 발생요인 중 하나인 무분별한 개발로 인해 지반이 약해져 지반 내에 자연 또는 인공적으로 공동 및 이완이 발생하고, 그것이 주변으로 확대, 진전되어 지표면에 도달하면 함몰이 발생하게 된다. 이러한 싱크홀이 연이어 발생하면서 인명피해로까지 이어지고 있는 실정이다. 현재 일반적으로 언론에서 크게 대두되고 있는 싱크홀은 석회암 지형에서 지하수의 영향으로 침식이 진행되어 발생하는 것을 뜻하므로 우리나라의 경우는 싱크홀보다는 지반침하나 지반함몰(도로함몰)로 표현하고 있다. 우리나라의 지반함몰 원인으로는 지하수 개발과 도시 노후 상하수도관의 누수, 지하철 공사 등과 같은 인재의 영향으로 알려져 있지만 정확한 원인규명은 되어있지 않다. 지하수가 흙 사이로 빠져나가게 되면서 공동(빈 공간)으로 불리는 공간이 생기게 되면서 땅의 표면이 그 공간으로 꺼지면서 발생하게 되는 것이다. 따라서 하수도관의 누수 등으로 인해 지반함몰이 일어나기까지의 과정을 밝혀내는 것이 중요하며 어떤 인자 등에 따라서 공동이 발생하는지 찾아가는 것이 중요하다. 본 연구에서는 주문진 표준사를 사용하였을 때 상대밀도와 지하수위에 따라서 공동이 어떻게 발생하는지에 대한 특성을 연구하였다. 토사유출구를 달리한 두 개의 투명 PE로 제작된 토조에 상대밀도를 60%, 75%로 하여 다짐을 실시하였으며 다짐 후 지하수위를 10cm, 20cm, 30cm로 하여 공동이 발생하는 시간과 토사유출구로 유출되는 배토량을 측정하여 상대밀도와 지하수위가 공동발생에 미치는 영향을 분석하였다. 또 실험과정을 동영상 촬영하여 동영상 분석을 통한 공동 발생 위치 등을 추정하였다.실내모형실험을 실시한 결과, 두 개의 토조 모두 상대밀도가 낮은 60%에서 1차, 2차 공동발생과 지반함몰 시간이 약간 빠르게 진행됨을 알 수 있었고, 상대밀도 60%에서는 75%에 비해 지하수위가 20cm에서 30cm로 변화될 경우 2차 공동 발생 후 상부지반이 무너지는 지반함몰이 바로 진행됨을 알 수 있었다. 또한 지하수위가 상승함에 따라 침투력의 증가로 공동발생 시간이 빨라짐을 알 수 있었으며 지하수위에 따른 배토량은 지하수위가 20cm 일 때 가장 많은 토사가 유출되는 경향을 보였다. 그리고 1차 공동발생, 2차 공동발생 및 지반함몰의 영상을 개략적으로 분석한 결과 각각의 지하수위면에 접한 지점에서 토사유출에 따른 1차 공동이 발생되고 추가적으로 주변지반의 이완에 따른 2차 공동, 최종적으로 상부지반으로 확장되어 지반함몰이 발생되는 것으로 나타났다. 따라서 다양한 조건을 통해 이와 같이 실내실험을 실시한다면 각 인자별로 공동발생에 미치는 영향을 찾을 수 있을 것으로 사료된다.