The Journal of Engineering Geology 지질공학 ISSN:1226-5268(Print) 2287-7169(Online)

독도의 토층 변화는 독도에 대한 학술적 가치와 함께 독도의 지속가능한 보전 및 활용 측면에서 상당히 중요한 의미를 가진다. 또한 독도에 자생하는 식물 및 생물의 발달에 필수적인 토대가 되므로 독도의 토층에 대한 지속적인 조사와 관찰이 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 독도의 자연사면에 대한 토층 변화를 측정하기 위하여 내구성이 우수하고 설치 및 관리가 간편하며, 측정이 용이한 지표침식측정계를 설치하였다. 지표침식측정계는 길이 30~50 cm, 직경 1.5 cm의 강봉 형태이며, 해풍으로 인한 부식의 저항성을 높이기 위해 스테인리스 재질로 제작하였다. 그리고 동도와 서도의 토층분포구간을 대상으로 각각 6개씩의 지표침식측정계를 설치하였으며, 2014년부터 2021년까지 약 8년 동안 매년 1회에서 3회의 현장 측정을 실시하였다. 측정결과 지표침식측정계가 설치된 동도의 토층에서는 전반적으로 미세하게 퇴적되는 양상을 보였으며, 서도의 경우 동도와 반대로 미세하게 침식되는 양상이 나타났다. 동도에 설치된 지표침식측정계는 비교적 동도의 중간 혹은 하부지역에 설치되어 있으므로 동도의 토층 변화는 상부에 존재하는 토층에서의 풍화에 의한 침식 혹은 토사유출로 인하여 주로 퇴적되는 양상이 나타났다. 그러나 서도에 설치된 지표침식측정계는 서도의 상부 혹은 중간지역에 설치되어 있으므로 서도의 토층에서는 풍화로 인한 침식 및 유출이 직접 발생되었을 것으로 판단된다.

본 연구는 철도 신설노선 구간 중 퇴적암지대 통과구간의 절토 비탈면 안정성 평가를 위해 퇴적암 층리와 충전물질(샌드심)의 경사에 따른 절토 비탈면의 표준경사 안정성 검토를 실시하였다. 안정성 검토는 비탈면 설계 기준에 의해 건기시, 우기시, 지진시로 실시하였다. 그 결과 퇴적암 지층의 경사가 10도 이하일 경우 절토 비탈면 경사에 따른 안전율에 미치는 영향이 미미한 것으로 검토되었다. 또한 10도 초과 20도 미만의 경사에서는 1:1.0 이상, 20도 이상에서는 1:1.2 이상으로 경사완화를 실시하여야 하는 것으로 분석되었다. 본 연구는 추후 철도 및 도로건설이 퇴적암지역에서 이루어질 경우 비탈면 안정성 평가를 위한 중요한 참고자료로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

이 연구는 울릉도 나리분지 추산용천수의 유동 경로를 파악하는 것이다. 칼데라 내부 가장자리를 따라 발달하는 단층과 단열구조들의 발달 방향이 추산용천수 유동 경로에 영향을 주는 요소로 파악되었다. 추산용천수는 함양된 지하수가 동서 방향과 남북 방향의 단열대를 따라 추산용출소 방향으로 흐른다. 이와 더불어 북북동 방향으로 경사진 칼데라의 부등함몰의 영향으로 북동 내지 북북동 방향으로 흐르는 것으로 파악되었다. 장내세균과인 Entrobacteriaceae을 이용하여 나리지하수 쪽의 물이 추산용출소 방향으로 유동하는 것으로 파악되었다. 다만, 분석에 사용된 시료수가 매우 적어 성인계곡수로부터 나리분지와 추산용출소까지의 유동경로를 전체적으로 파악할 수 없다는 제한성이 있다.

피압대수층은 이를 통과하는 대심도 시추에서 암편 배출 불능, 지하수의 급격한 공내 유입, 이수 손실 등의 문제를 야기한다. 특히 자분 조건일 경우 과압 공극압이 발생하여 적절한 이수 밀도의 적용이 필수적이다. 이 논문에서는 이수창 분석을 이용하여 피압대수층을 통과하는 시추 중 적정이수밀도(SMD)의 결정방법을 제시하고 이를 사례에 적용하여 적용성을 검토하였다. 심도별 이수창의 하한인 최소이수밀도는 해당 심도의 등가이수밀도 공극압 구배 또는 이에 이송 마진을 더하여 산정되며, 피압대수층의 공극압 구배는 피압지하수위 또는 정두압의 측정으로 구할 수 있다. 시추공이 피압대수층에 도달하면 공극압 구배가 급격히 증가하고, 심도가 증가할 수 록 점차 감소한다. 킥 발생을 방지하기 위한 SMD는 굴진 중인 공저 심도와 그 상부 나공 구간의 최소이수밀도 중 최대값으로 결정할 수 있으며, 피압대수층 진입 이후 SMD는 피압대수층 최상부의 최소이수밀도로서 나공 구간 시추 중 이를 유지하여야 한다. 또한 적절한 케이싱의 설치는 SMD를 낮출 수 있어 고투수성 대수층에 대한 이수 침입 또는 이수 손실의 위험을 감소시킬 수 있다.

연구의 목적은 부산광역시 동래구에서 산출되는 온천수와 주변 지하수 및 지표수의 수리화학 및 동위원소 특성의 규명과 동래 온천수에 함유된 염수 성분의 기원에 대한 해석, 그리고 온천수의 열원을 포함한 생성 메커니즘을 밝히는 것이다. 동래 온천수의 수리화학적으로 Na-Cl 유형이며, 주변지하수(Na-HCO₃, Ca-HCO₃(SO₄, Cl)), 지표수(Ca-HCO₃(SO₄, Cl))의 유형과는 다른 형태를 보인다. 이는 지하수에 비해 온천수가 보다 심부의 다른 지화학적 환경에 있음을 지시한다. δ¹⁸O와 δD 분석결과 온천수는 지하수에 비해 상대적으로 결핍된 값을 보여주며, 이는 온천수의 함양지역에 대한 고도효과를 반영하고, 온천수의 심부 순환과정을 지시한다. 온천수내 헬륨과 네온 동위원소비(³He/⁴He, ⁴He/²⁰Ne)는 맨틀기원(³He = 3.76~4.01%)과 지각기원(⁴He = 95.99~96.24%) 범위에서 대기기원 헬륨과의 단일혼합선상에 도시되어 온천의 열원이 암석내 방사성물질의 붕괴에 의한 열임을 간접적으로 지시한다. 실리카-엔탈피 모델, Giggenbach 모델 등으로 계산된 지열저장소 온도는 82~130°C의 범위로 계산되었으며, 지열저장소의 깊이는 지표로부터 약 1.7~2.9 km로 계산되었다. 동래 온천수의 Cl/Na 및 Cl/HCO₃의 당량비 상관관계는 해수의 혼합영향을 지시하며, 해수의 유입은 잔류고염수의 용해로 해석된다.

일반적으로 흙막이 공법은 지하구조물 시공시 주로 사용되는 공법이다. 본 연구에서는 대상현장지반에 대한 고강도 결합 매입말뚝 흙막이 공법의 안정성을 검토하였다. 실험내용으로는 유한요소해석법을 통한 지반의 침하량 검토를 수행하였으며, 공법이 적용된 지반의 계측 데이터와 수치해석 결과를 비교 ‧ 분석하여 안정성 및 현장 적용성을 확인하고자 하였다. 수치해석상 침하량 결괏값과 현장 계측을 통한 침하량 측정값을 비교한 결과, A-A′~G-G′ 단면의 수치해석상 침하량 결괏값은 최소 13.42 mm~최대 13.65 mm, 현장계측을 통한 침하량은 최대 2.00 mm로 확인되었다. 각각의 오차는 미미한 차이를 보였으며, 모든 구간에서 설계 예상치를 벗어나지 않음을 확인하였다. 굴착주변의 배면에 대한 계측기 설치결과, 지중경사계의 경우 누적수평변위는 -0.40~0.60 mm로 나타났고, 지하수위계 계측결과 초기측정치 대비 -0.21~0.28 m로 미소한 변위를 확인할 수 있었다. 또한 지표침하계의 경우 초기측정치 대비 최대 -2.00 mm로 매우 미소하게 확인되었고, 관리기준 내 안정적인 상태로 확인되었다.

본 연구에서는 연천지역의 개발 가능한 지하수의 양을 추정하기 위해 분포형 수문모형 SWAT-K를 이용하여 토지이용, 토양분포 특성에 따른 함양량을 산정하였다. 모형의 검보정 결과 관측유량과 모의유량의 결정계수가 0.75~0.97로 양호하게 나타났으며 계산된 지하수 함양량은 겨울과 봄에 걸쳐 낮은 함양률을, 여름철에는 높은 함양률을 나타내는 시공간적 특성을 보였다. 계산된 연평균 함양률을 자연유량의 기저유출률과 비교하여 추정된 함양량의 타당성을 검토하였다. 지하수 개발가능량은 통계학적 빈도해석 기법을 이용한 10년 빈도 갈수시의 함양량으로 산정하여 연강수량의 11.5%인 것을 확인할 수 있었다.

댐은 대규모 토목 구조물로서 안전한 운영을 위해 기초지반의 누수를 차단하고 추가적인 재해를 방지하기 위하여 암반 그라우팅에 대한 체계적인 접근 및 이해가 필요하다. 국내에서는 암반 그라우팅 계획에 있어 현장 기술자의 경험과 유사 사례에 의존하는 경향이 있으며, 보다 신뢰성 있는 그라우팅 계획을 위해 (토목 or 공학적) 이론과 (현장 or 지반) 조사결과를 바탕으로 한 개선방안이 필요한 실정이다. 암반에서 시행하는 그라우팅은 대부분 수리지질 및 불연속면 인자들(RQD, Js, Lu, SPI)에 의해 가장 큰 영향을 받는다. 본 연구에서는 국내 14개 현장에서 실시된 조사 자료를 토대로 수리지질학적 인자(Lu, SPI)와 불연속면 인자(RQD, Js), 그라우트 주입량(grout take) 간의 상관관계를 분석하고 암반 그라우팅 계획의 체계적인 수립 방안을 제시하였다. 연구 인자(RQD, Js, Lu, SPI) 간의 피어슨 상관계수(r)를 분석한 결과, Lu과 SPI의 상관관계(r = 0.92)가 가장 높고, RQD와 Lu(r = -0.75), RQD와 Js(r = 0.69), RQD와 SPI(r = -0.65), Js와 Lu(r = -0.47), SPI와 Js(r = -0.41) 순으로 상관관계가 감소하는 것으로 나타났다. 그라우트 주입량과 연구 인자(RQD, Js, Lu, SPI) 간 상관관계를 분석한 결과, Lu과 SPI는 값이 커질수록 주입량이 증가하는 경향을 보이나 RQD와 Js는 유의한 상관관계가 나타나지 않았다. SPI를 토대로 제안된 그라우팅 계획 수립의 접근 방법은 실제 수행한 차수 그라우팅 시공 자료와 비교 ‧ 분석을 통해 검증하였고, 향후 세부 연구 및 실무 수행에 있어 유용한 자료로 활용될 수 있다.

최근 도심지의 발달과 전기비저항 탐사 적용 분야 및 현장의 확대에 따라, 포장된 지표에서 토양이나 지하 구조를 조사하기 위한 탐사의 필요성이 증가하고 있다. 과거에는 포장된 표면에서의 탐사는 포장재를 천공하거나 그 주변의 토양에서의 탐사로 대체하였다. 최근 포장재를 손상하지 않고 포장된 지표에서 탐사하는 방법 및 연구 사례들이 늘어남에 따라, 이 논문에서는 이에 대해 분석하고자 한다. 포장 지표에서의 전기비저항 탐사 방법을 기존의 천공 후 전극 삽입 방법, 평판 접지 전극 사용을 포함한 갈바닉 방법과 용량성 결합 방식으로 나누어 각 방법의 적용 사례를 조사하였다. 이를 통해 각 탐사 방법의 장단점과 탐사 현장의 특성을 고려하여 적절한 탐사 방법을 선택할 수 있음을 시사하였다. 마지막으로, 전기비저항 탐사의 적용 가능성과 한계를 다양한 사례를 통해 분석하였습니다.

대규모 암반 사면에서 비연속성의 절리계가 발달할 때, 계단상 활동면에 의한 사면 파괴가 발생할 수 있다. 계단상 활동면은 절리-절리 활동면 또는 절리-암교 활동면으로 구분할 수 있으며, 절리-암교 활동면에서 암교는 절리와 평행한 전단 저항과 절리에 수직인 인장 저항을 제공한다. 계단 경로 파괴는 활동 암괴의 하중에 의해 암교의 파괴가 발생하여 암교 양단의 두 절리가 연결되며 발생한다. 암교의 길이가 동일하다면 암석의 인장강도가 전단강도에 비해 낮으므로 절리에 수직으로 형성된 암교가 파괴에 취약하며, 불연속면 간격/길이의 비가 작을수록 계단 경로 파괴의 가능성이 커진다. 비연속성의 절리가 발달하는 암반 사면의 계단상 활동 파괴 위험에 대한 평가를 위해서는 체계적인 불연속면 조사 및 분석을 통해 계단 경로 파괴면을 구성하여 한계 평형 해석 또는 수치 해석 등의 안정성 평가를 수행하여야 한다.

본 연구에서는 인제 지역에 대해 표준강수지수(SPI), 수문학적 가뭄지수(SDI)를 이용한 가뭄 평가를 수행하였다. 가뭄 분석을 위한 기초자료(강우, 유량) 자료 등을 통해서 월별 유량 비율 등을 검토하였고, 인제군 유역 인근의 강수 및 수위/유량 관측소를 활용하여 기상학적 가뭄 및 수문학적 가뭄분석을 진행한 결과 모든 가뭄지수(SPI, SDI)에서 공통적으로 2014년에 발생한 가뭄이 2017년까지 지속되었던 것으로 분석되었다. 지속기간 12개월의 수문기상자료를 활용하여 가뭄지수를 산정하여 분석한 경우, 심한가뭄 지속기간이 24개월 정도 지속되었던 것으로 확인되었으며 따라서 가뭄으로 인한 피해가 극심했을 것으로 평가된다.