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하수관거 누수 조건에서 지오셀-지오텍스타일 복합 보강에 따른 싱크홀 위험 저감 성능 평가 KCI 등재
Evaluation of sinkhole risk mitigation performance under sewer leakage conditions with geocell–geotextile composites
- 언어KOR
- URLhttps://db.koreascholar.com/Article/Detail/452342
pp.565-582
싱크홀은 도시 지반의 국부적 붕괴로 인명 및 사회ㆍ경제적 피해를 초래할 수 있으며, 특히 노후 하수관거 결함에 따른 누수는 내부침식과 공동 발달을 유발하여 지반 함몰로 이어질 수 있다. 본 연구에서는 하수관거 결함부 누수에 따른 토사 유실, 공동 발달 및 지반침하 거동을 실내 모형 실험을 통해 재현하고, 지오셀–지오텍스타일 복합 보강재(지오컴포지트)의 적용 위치에 따른 싱크홀 위험 저감 효과를 평가하였다. 실험은 무보강 조건, 하부 보강 조건, 상ㆍ하부 보강 조건으로 구분하였으며, 토사손실량과 침하율을 주요 지표로 하여 보강 조건별 지반 거동을 비교하였다. 무보강 조건에서는 누수 직후 결함부 주변으로 유동이 집중되면서 세립분 유출과 파이핑이 발생하였고, 공동이 빠르게 확대되어 급격한 붕괴형 침하로 이어졌다. 이 조건에서 누적 토사손실량은 약 14.5 kg, 최종 침하율은 약 67.33%로 나타났다. 반면, 지오셀–지오텍스타일 복합 보강재를 적용한 조건에서는 토립자 유실이 거의 발생하지 않았으며, 공동 발달과 국부 붕괴가 효과적으로 억제되었다. 특히 상ㆍ하부 보강 조건에서는 보강층의 여과, 유동 분산 및 구속 효과가 복합적으로 작용하여 붕괴 징후 없이 비교적 안정적인 소규모 균등침하 거동을 보였다. 본 연구 결과는 지오셀–지오텍스타일 복합 보강재가 하수관거 누수로 인한 토사 유실과 공동 발달을 저감하고, 급격한 지반 함몰을 완화하는 데 효과적인 보강 방안이 될 수 있음을 보여준다.
Sinkholes can cause significant human, social, and economic damage due to localized collapse of urban ground. In particular, leakage caused by defects in aged sewer pipes may induce internal erosion and cavity development, eventually leading to ground collapse. In this study, laboratory model tests were conducted to reproduce soil loss, cavity development, and ground settlement behavior induced by leakage from a defective sewer pipe. The mitigation performance of geocell– geotextile composite reinforcement was evaluated according to its installation position. Three experimental conditions were considered: an unreinforced condition, a bottom reinforcement condition, and a top-and-bottom reinforcement condition. Cumulative soil loss and settlement ratio were used as the main indicators to compare ground behavior under different reinforcement conditions. In the unreinforced case, seepage flow was concentrated around the pipe defect immediately after leakage, causing fine particle loss and piping. As a result, the cavity rapidly expanded and led to sudden collapse-type settlement. The cumulative soil loss and final settlement ratio in this condition were approximately 14.5 kg and 67.33%, respectively. In contrast, soil particle loss was nearly prevented in the reinforced cases, and cavity development and local collapse were effectively suppressed. In particular, the top-and-bottom reinforcement condition exhibited relatively stable uniform settlement without signs of collapse owing to the combined filtration, flow dispersion, and confinement effects of the reinforcement layers. Although its final settlement ratio was slightly higher than that of the bottom reinforcement condition, this was attributed to insufficient initial compaction and soil particle rearrangement during saturation. These results indicate that geocell–geotextile composite reinforcement can effectively reduce soil loss and cavity development and mitigate sudden ground collapse under sewer leakage conditions.
ABSTRACT
1. 서 론
2. 재료 및 실험방법
2.1 실험 장치 구성
2.2 실험 재료 및 특성
2.3 측정 및 산정 방법
3. 결과 및 고찰 (Results and Discussion)
3.1 보강 조건에 따른 지반 거동
3.2 시간 경과에 따른 누적 토사 손실량
3.3 누적 시간에 따른 침하율
3.4 보강에 의한 하수관거 누수 기반 싱크홀 저감메커니즘
3.5 수학적 해석
3.6 싱크홀 발생 가능성 지수,
4. 결 론
기호설명 및 약어 정리
References
