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토층 사면의 파이프 현상이 사면파괴에 미치는 영향

전문가 제언: ○ 토층 파이프(soil pipe)가 사면 내에 생기면 사면 지하수 거동이 변하여 사면 안정성에 영향을 준다. 사면 내에 형성된 파이프가 막히거나 아주 없는 사면에서는 파이프가 형성된 사면에 비해서 안전율이 낮다는 사실도 밝혀졌다. 이 논문은 토층 파이프가 형성되어 있는 사면 모델의 실험적 연구를 통하여 사면 내의 간극수압 생성, 침윤면 형성, 지하수 배출, 사면 거동 등을 분석하였다. 그러나 지금까지 본 연구를 포함한 많은 연구가 수행되었음에도 아직 사면 파이프 효과에 대한 명확한 결론에는 이르지 못하였다.

○ 강우 시 토층 사면 파괴는 침윤면(phreatic surface) 형성에 의해 발생한다. 본 연구 실험에 의하면 침윤면은 사면의 하단부터 시작하여 상부로 진행되었다. 3종류의 실험(no pipe, closed pipe, open pipe) 중 가장 빠르게 침윤면이 형성된 경우는 no pipe 상태이고, 열린 파이프(open pipe)에서 가장 느리게 형성되었다. 즉 사면 파괴는 열린 파이프가 닫힌 상태로 변할 때 가장 빠르게 생성되고 열린 파이프 상태에서 가장 느리게 나타난다.

○ 우리나라는 여름철 폭우와 태풍으로 인하여 많은 산사태가 발생하고 있다. 그러나 산사태의 파괴 메커니즘이 강우라는 사실 외에 구체적이고 정량적 수치를 제시하지 못하고 있다. 최근 채병곤 외(2012)는 불포화 토양 내에 강우침투 시 지표로부터 시간에 따른 토층의 포화 깊이의 비를 새로운 변수로 삽입하여 무한사면 안정해석을 시도한 바 있다. 그러나 아직도 정량화된 강수량과 시간에 따른 간극수압의 상승 속도 등은 미지수로 남겨 놓은 상태이다.

○ 산불이 발생되면 토양표면에 크러스트가 형성된다(Bissonnais, 1992). 크러스트는 열에 의해 토양이 수축되는 과정에서 생기기 때문에 군데군데 파이프 형태의 통로가 생기기도 한다. 따라서 산불이 발생된 지역은 강우 시 상부토층의 침식과 형성된 파이프를 통한 물의 침투로 인하여 산사태의 발생되기 쉽다. 위와 같은 토층 내 파이프 현상도 우리나라와 같은 산불 빈발 지역에서는 연구할 필요가 있다.

저자: Raj H. Sharma
자료유형: 니즈학술정보