쓰레기 매립지 침하

매립지 침하란

쓰레기 매립지 침하는 폐기물 압축과 생분해, 하부 연약지반의 압밀이 합쳐져 생기는 현상이다.

일반 흙 지반의 압밀은 몇 년 안에 끝나지만, 매립지는 장기간 침하가 계속된다.

그래서 침하를 원인별로 나누어 본다.

침하의 구성 요소

침하는 즉시침하, 1차 압축침하, 2차 압축침하, 분해침하로 나누어 본다.

1차 압축침하는 간극수가 빠지며 생기고, 연약지반 압밀과 같은 원리다.

2차 압축침하는 수년에서 수십 년 지속되며 잔류침하의 주원인이다.

분해침하는 생물학적 분해로 부피가 줄어 메탄과 침출수 발생과 함께 진행된다.

1차 압밀침하 산정식

정규압밀 점토의 1차 압밀침하는 이 식으로 구한다.

Cc는 압축지수, H는 압밀층 두께, e0는 초기 간극비다.

2차 압축침하는 2차 압축지수 Cα와 두 시간의 로그로 구한다.

폐기물은 Cα가 점토보다 커서 2차 압축침하의 비중이 높다.

침하 진행 단계

침하는 한 번에 끝나지 않고 여러 단계를 거쳐 진행된다.

매립 직후에는 즉시침하가 일어나고, 이어서 1차 압밀침하가 진행된다.

분해가 활발한 동안 분해침하가 함께 늘고, 이후 2차 압축이 완만하게 이어진다.

침하율이 일정 수준 이하로 떨어지면 잔류침하 단계로 본다.

계산 예제

가상의 값으로 연약 점토층 위 매립의 1차 압밀침하를 계산한다.

두께 6m, 간극비 1.2, 압축지수 0.3, 응력 증가 60kPa를 대입한다.

식의 분모 1+e0는 2.2이고, log 1.75는 약 0.243이다.

그래서 S_c는 약 0.199m, 즉 약 0.20m이며 두께 6m의 약 3%다.

헷갈리는 점과 시험 포인트

앞 문제의 정답은 2.2다. 1에 간극비 1.2를 더한 값이다.

첫째, 폐기물 매립지를 점토지반처럼 압밀 이론만으로 풀면 틀린다.

둘째, 잔류침하는 곡선 기울기가 완만해져 거의 일정해진 상태다.

셋째, 침하량을 절대값으로만 쓰지 말고 기울기로 안정 여부를 판단한다.

정리

정리하면 침하는 즉시침하, 1차 압밀침하, 생분해 침하의 합으로 본다.

침하곡선은 초기, 1차 안정화, 잔류침하 단계를 거쳐 수렴한다.

계측으로 계수를 보정하고, 잔류침하가 수렴한 뒤에 상부 이용을 정한다.