하수관 손상으로 인한 지하공동 및 지반함몰 발생에 대해 세립분 함량이 미치는 영향의 실험적 평가

Abstract

본 연구에서는 매립토의 세립분 함량이 파손된 하수관으로 인해 유발되는 지하 공동 및 지반함몰에 미치는 영향을 평가했다. 국내 강우 조건 및 지반 조건을 모사하였으며, 서로 다른 세 가지 세립분 함량(7.5%, 15%, 25%)을 적용해 지반함몰 모사시험을 수행했다. 모형지반을 조성한 뒤 하수관 손상부를 모사한 부분을 통해 지하수를 유입하고 배출시키는 과정을 두 차례 반복하며, 지표면 침하량 및 배토량을 측정했다. 또한 모형시험 중에 일정 시간 간격으로 디지털 이미지를 촬영하고 이를 PIV 기법을 통해 분석하여 내부 변위 및 변형(지하 공동 형성 과정)을 측정하였다. 시험 결과, 지하수 유입 및 배출 단계가 반복됨에 따라, 세립분 함량이 높을수록 배토량이 적고 지하 공동 형성이 억제되는 것으로 나타났다. 다만, 지표면 붕괴로 확인되는 지반함몰은 세립분 함량이 15%인 경우에만 발생했다. 이는 배토된 흙의 세립분 함량 변화를 통해 서퓨전(suffusion) 현상에 기인한 것으로 분석되어, 세립분 함량이 서퓨전 현상 발현에 미치는 영향과 이에 따른 지반 강도 변화에 대한 추가연구가 필요함을 확인했다.