사면안정에 대하여

이번에 홍수와 태풍으로 인해 사면이 무너지는 사진들을 많이 봤습니다. 

평소에는 탄탄해보이는 사면들이 붕괴하고 그러는 이유는 무엇일까요?

 

분명 조밀하게 샇여지지 않은 흙은 사면이 쉽게 무너져내릴 수도 있을 것 같습니다. 

 

사면안정이 되어야 다치는 사람도 없고 구조물 관리에도 효율적이게 되는데

이러한 사면안정을 알기 전에 사면에 대해서 좀 이야기 해보고 붕괴형태를 말씀드릴까 합니다. 

 

 

 

 

 

 

 

 

사면은 자연사면과 인공사면 2가지로 구분 할 수 있습니다. 뉴스에서 자주 보는 산사태는 자연상태의 사면에서 발생된 경사면 붕괴현상을 의미합니다. 그러나 구조물 혹은 기타 인공적으로 쌓은 토사면이 붕괴하면 이를 사면파괴로 불리기도 합니다.  사면의 붕괴원인으로는 홍수 태풍과 같은 기상특성도 있지만 위에 쓰여진 이야기처럼 지반을 쌓아간 특성 등에서 찾을 수 있을 것입니다. 그래서 이의 원인을 찾아 대책 마련하는 것이 중요하고 사면에 대해서 좀더 자세히 살펴보고자 합니다. 

 

사면의 구분 

 

(1) 인공사면 :  일반적으로 공사할 때 산을 깎는 경우가 있는데 이때 생긴 사면 혹은 인공적으로 쌓아서 구조물 안치를 위해 만들어간 사면 등을 의미합니다. 보통 대규모 절토사면에 많이 나타납니다. 

 

(2) 자연사면 :  자연적으로 오랜시간에 거쳐 형성된 경사면을 이야기 합니다. 물론 재해로 인해 새로 생긴 사면도 이에 포함될 수 있겠습니다. 자연사면 일부에 절성토를 실시하여 인공적인 사면이 일부 존재해도 사면이 본래의 자연사면 특성을 가지고 있는 경우를 뜻할 때도 있습니다. 산사태의 인위적인 발생원인을 절성토로 보기도 합니다. 

(절성토는 일정한 목적에 맞추기 위하여 흙을 깎아 내거나 메워 만든 땅을 의미합니다. )

 

사면 붕괴의 형태

 

(1) 사면 파괴

 

아까 언급했듯이 인공사면에 발생된 붕괴 형태를 의미합니다. 

 

(2) 산사태

 

역시 언급드렸듯이 자연사면 파괴 형태를 우리가 익숙하게 표현한 용어이며 산사태는 그 속도가 완만하게 이뤄지는 경우과 급속하게 이뤄지는 경우가 있습니다. 보통 강한 비가 짧은 시간에 내리면 급속하게 이뤄지는 경우가 많습니다. 

 

 

 

 

 

사면의 종류에 따른 붕괴 현상

 

수학적인 수치가 있는데 대략적으로 말씀드리면, 껶인 형태가 직각이거나 조금씩 완만하거나 밑단이 있거나 하는 정도에 따라 사면의 종류가 나뉩니다. 

 

(1) 무한사면 : 경사가 균일하고 사면이 무한히 연결되면서 어느 평행단면에 대하여도 동일 조건일 때 이야기 함

무한사면의 경우 완경사지에서부터 붕괴가 서서히 일어나며 그 규모가 매우 큰 특징이 있습니다. 

 

(2) 유한사면 : 사면의 경사가 균일하고 그 상하단에 접한 지표면이 수평이며, 사면의 지층구성이 균질일 때 이야기 함

유한사면에는 3가지 형태의 사면파괴가 있습니다. 사면내파괴, 선단파괴, 저부 파괴입니다. 

사면내파괴는 견고한 지층이 얕은 곳에 있을 때 발생하며 선단 파괴는 사면경사가 급하고 비점착성 토질일 때 발생, 저부파괴는 사면경사가 완만하고 점착성 토질일 때, 견고한 지층이 깊을 곳에 있을 때 발생합니다. 

 

(3) 직립사면 :  암반이나 굳은 점토지반에서 많이 발생합니다. 

 

붕괴의 원인에는 자연적 원인과 인위적 요인으로 나뉠수 있는데, 자연적 원인에는 토질, 지질 구조, 강우, 융설, 풍화작용, 동결융해, 침식, 지하수 등이 있으며 외적요인에는 절토, 성토, 충격, 진동, 다짐불량, 배수불량, 구배불량, 구매설계, 재료의 부적정, 구조물의 영향, 법면처리 불량 등이 있습니다. 결국 설계 시공 감리 등등에서 부터 확실하게 하지 않으면 사면 파괴는 일어날 수밖에 없는 것 같습니다. 견고하게 잘 있다고 해도 결국 지진계수를 고려하지 않은 설계라면 지진에 의해 쉽게 무너져 내릴 수 있기 때문입니다. 이는 자연파괴랑 인위적인 파괴랑 같은 요인이라고 생각이 듭니다. 아무튼 쓸데없는 소리이고 이러한 붕괴원인에 대해 다음 포스팅에서 자세히 다뤄보고자 합니다.

 

감사합니다. 재미없는 토목이론이지만 정리하면서 공부하고자 부족함이 많더라도 양해 부탁드립니다. 

 

아침 저녁으로 쌀쌀한데 코감기 주의하시기 바랍니다.