최근 도시 확장에 따른 무분별한 산지 개발과 기후 변화 등의 다양한 원인으로 인해 산사태, 토석류와 같은 토사재해에 의한 인명과 재산피해가 증가하고 있다. 그 규모도 대형화됨에 따라 토사재해에 대한 잠재적인 위험성은 계속적으로 증가하는 추세이다. 토사재해의 여러 유형중 토석류는 많은 토사를 발생시키며, 유동화된 토사가 이동함으로써 피해를 더 가중시킨다. 토석류 위험에 노출되는 구조물로는 고속도로, 철도, 교량 등과 같은 토목 구조물이 있다. 뿐만 아니라 산지와 인접된 도심지 주거지역의 건물이 포함된다. 이러한 이유로 토석류 재해 유발인자와 구조물의 손상관계에 대한 정량적 분석은 필수적이다. 정량적 평가는 위험 요소, 크기, 구조물의 취약점과 예상되는 손실을 포함해야 한다. 따라서 본 연구에서는 2011년에 발생한 토석류 재해 지역에 대한 사례를 분석하여 각 재해지역의 토석류 재해 유발인자를 분석하였다. 이를 위해 현장 조사보고서, 수치지도, 위성사진을 이용하여 토석류 발생 지역에 대한 분석을 수행하였다. 또한 각 재해지역에서 피해를 입은 건물에 대한 손상 특성을 분석하였다. 이를 위해 현장조사보고서, 피해건물 현장사진, 문헌 등을 종합적으로 분석하여 건물의 손상정도를 파악하였다. 건물 손상정도는 완전 파괴, 심각한 손상, 보통 손상, 경미한 손상과 같이 4가지로 구분하였다. 이를 통해 토석류로 인한 건물 손상정도를 토석류의 높이, 속도 및 충격압력과 같은 토석류 재해 유발인자를 이용하여 건물의 물리적 취약특성을 분석하였다. 이러한 토사재해에 따른 구조물 취약성에 대한 연구는 토사재해 취약지역 관리뿐만 아니라 국가 방재정책의 우선순위를 수립함과 동시에 향후 도시 계획에 대한 유용한 정보를 제공할 수 있음을 것으로 기대된다.

토석류는 흙과 암편들이 물과 혼합되어 비탈면이나 계곡을 따라 흘러내리는 현상으로 액상화된 유동물질이 빠른 속도로 중력방향으로 낙하, 이동하는 현상을 일컫는다. 토석류는 갑작스럽게 그리고 빠른 속도로 발생되기 때문에 해당지역에서는 상당한 피해를 입게 된다. 토석류의 유동성은 유동화된 토질들의 이동거리 및 속도와 관련된다. 토석류의 최대 이동거리와 속도 등과 같은 토석류 거동특성은 토석류 발생 지점의 토질특성, 유동화에 영향을 미치는 내·외부인자 즉, 수리-역학적 특성 및 지형학적 특성에 의해 좌우된다. 이들 유동관련 특성들은 유변학에서 다루는 항복응력, 점성과 같은 유변물성을 통해 해석할 수 있으며, 이러한 유변학적 특성은 토석류 거동특성을 결정하는 주요 매개변수이다. 토석류 초기 발생은 집중호우에 의한 표층 상부 포화에 의한 전단강도 상실, 산 비탈면을 따라 흐르는 간극 유체 압력 및 균열 암반층에서 흘러나오는 상향 침투 압력 등의 작용에 의해 지반이 액상화 되어 발생한다. 이와 같은 다공성 재료인 흙과 간극 유체의 상호작용은 토석류의 동역학적 특성을 이해하는데 중요하다. 흙 시료내의 간극 유체압력은 유동물질의 전단강도를 감소시키는 중요한 요소이며, 이는 일반적인 토석류의 이동거리가 더 크게 나타내는 주요 요인이다. 본 연구에서는 이와 같은 특성을 고려한 토석류의 유변물성 특성을 파악하기 위해 물흐름 특성을 고려한 유변물성 창치를 개발하였고, 이를 모래 시료에 적용하여 수리-역학적 특성이 반영된 유변물성 특성을 파악하였다.

국내에서 1999년부터 2011년까지 발생한 우기(6월~9월) 및 건기(10월~5월) 시 발생한 사면파괴 이력을 살펴보면 대부분의 사면파괴는 6~9월인 우기 시 태풍 및 집중호우로 인해 집중적으로 발생한다. 이러한 사면파괴로 발생하는 도로 유실 및 가옥 매몰 등은 심각한 경제적인 손실뿐만 아니라 인명피해를 유발하고 있으며, 이에 대한 대책이 필요한 실정이다. 특히 전 국토면적의 70% 이상이 산지로 구성되어 있기 때문에 국지성 집중호우에 의한 사면파괴로 인명피해가 발생할 가능성이 높다. 또한 실제 사면 안정성을 평가하기 위해서는 불포화 지반정수를 반영함과 동시에 사면안정성에 큰 영향을 미치는 강우특성을 고려해야 한다. 그러나 대부분 기존의 연구에서는 사면의 침투 및 안정해석 시 지속강우를 적용하여 강우강도의 변화만을 이용해 해석을 수행하고 있다. 본 연구에서는 강우가 사면의 안정성에 미치는 영향을 고려하기 위해 국내의 강우패턴을 반영하여 불포화 사면의 안정해석을 수행하였다. 쌍봉형(Bimodal rainfall pattern), 단봉형(Unimodal rainfall pattern)의 강우를 적용하고 투수계수가 높은 지반과 낮은 지반에 대해 사면의 침투 및 안정해석을 수행하였다. 이를 통해 지반조건에 따라 강우패턴을 적용하였을 때, 사면의 안전율 변화 및 침투특성을 분석하였다.