싱크홀

싱크홀이란

싱크홀은 지반 내부의 토사가 유실되어 공동이 생기고, 지표가 함몰하는 현상이다.

쉽게 말해 땅 밑이 비어서 위 흙이 푹 꺼지는 현상이다.

도심지 굴착과 상하수도 노후화가 겹치면서 인명·재산 피해로 이어진다.

발생 과정

싱크홀은 누수나 지하수 유입에서 시작해 단계적으로 발생한다.

누수 흐름이 세립토를 끌고 나가 공동이 생기고 점차 커진다.

공동이 커지면 상재하중에 덮개층이 견디지 못하고 무너진다.

붕괴가 지표까지 전달되면 함몰이 나타나 싱크홀이 된다.

두 가지 원리

싱크홀의 원리는 파이핑과 아칭 상실이다.

누수 흐름이 세립토를 끌고 가면 빈 공간이 커진다.

아칭 효과가 사라지면 덮개층은 상재하중을 견디지 못한다.

그래서 덮개층이 붕괴하고 지표가 함몰한다.

세 현상 비교

도로 하부 손상은 포트홀, 싱크홀, 동공으로 구분한다.

포트홀은 포장 자체의 문제이고, 동공과 싱크홀은 지반 내부 문제다.

포트홀을 보수해도 하부에 공동이 남으면 싱크홀로 진행할 수 있다.

GPR과 주파수

지표투과레이더는 전자기파를 지표에 쏘아 지하 공동을 찾는다.

반사파의 왕복 시간과 전자파 속도로 공동의 깊이를 추정한다.

주파수가 낮을수록 깊이 조사되지만 해상도는 낮아진다.

심도와 해상도가 상충하므로 목적 깊이에 맞춰 안테나를 고른다.

계산 예제

계산 예제다. 먼저 매질 속 전자파 속도를 구한다.

토사의 비유전율 9를 가정하면 속도는 0.3 ÷ √9 = 0.1 m/ns다.

반사파는 가고 돌아오므로 경로는 깊이의 두 배다. 그래서 2로 나눈다.

직접 풀어 보자.

답 확인과 대책

정답은 5 m다. 200MHz 안테나의 조사 심도 5~10m 범위 안에 든다.

싱크홀 대책은 조사, 누수 보수, 그라우팅 보강, 복구 순서로 본다.

의심 지점은 GPR로 고르고 굴착으로 확인해야 탐사 결과의 신뢰도가 높아진다.

원인인 누수는 함께 보수하고, 주기적으로 반복 조사해 공동 확대를 추적한다.

싱크홀은 사후 복구가 아니라 발생 전 탐지와 예방이 중요하다.