사면붕괴 원인

1. 정의

사면붕괴는 흙·암반의 전단강도가 전단응력보다 작아질 때 일어난다.

사면 물질이 활동면을 따라 아래로 미끄러지거나 쏟아져 내리는 현상이다.

핵심 키워드는 전단강도, 전단응력, 간극수압, 안전율이다.

2. 안전율

안전율은 활동면의 저항력을 활동력으로 나눈 값이다.

이 값이 1.0 아래로 내려가면 사면이 불안정해져 붕괴가 일어난다.

간극수압이 오르면 유효응력이 줄어 전단강도가 떨어진다. 강우가 가장 큰 유발 요인인 이유다.

3. 내적·외적 원인

사면붕괴 원인은 내적 원인과 외적 원인으로 나누어 본다.

내적 원인은 사면을 이루는 재료와 지질구조에서 생긴다. 풍화와 불연속면이 대표적이다.

외적 원인은 사면 밖에서 힘이나 물이 작용해 응력 상태를 바꾸는 원인이다.

강우와 지하수 상승은 물이 작용하는 대표적인 외적 원인이다.

4. 집중호우 붕괴 과정

집중호우 때는 강우가 지표로 침투하는 것부터 시작된다.

침투로 간극수압이 오르면 유효응력이 줄고 불연속면의 전단강도가 떨어진다.

균열이 생기면 그 안에 물이 차서 활동력이 더해지고 활동면이 연결된다.

사면 하부의 지지력이 상실되어 대규모 활동으로 진행된다.

붕괴는 저항력 감소와 활동력 증가가 동시에 일어날 때 발생한다.

5. 무한사면 계산

무한사면 식으로 안전율을 계산해 본다. 침투가 사면과 평행한 경우다.

조건은 경사각 30도, 침투 깊이 2 m, 점착력 0, 내부마찰각 30도다.

분자는 8.2 곱하기 2 곱하기 0.75 곱하기 0.577로 7.10 kN/m²이다.

분모는 18 곱하기 2 곱하기 0.5 곱하기 0.866으로 15.59 kN/m²이다.

안전율은 0.46이다. 1보다 작으므로 이 조건에서 사면은 불안정하다.

6. 원인과 대책

대책은 원인과 짝지어 고른다. 원인에 맞지 않는 공법은 효과가 떨어진다.

간극수압이 문제면 수평배수공을, 굴착이 과하면 경사 완화를 쓴다.

쐐기·평면 파괴는 록볼트, 토사·풍화암은 소일네일링으로 보강한다.

표면 보호공은 지표수 침투를 차단해 표층 유실을 막는다.

7. 정리

정리하자. 사면붕괴 원인은 내적 원인과 외적 원인으로 나눠 쓴다.

내적 원인은 지질구조와 풍화, 외적 원인은 강우와 굴착, 지진이다.

답안은 원인을 나누고 원인마다 대책을 짝지어 쓴다. 표준경사는 조건에 맞게 적용한다.