Abstract
Investigations of underground cavities are required to provide useful information for the reinforcement design and monitoring of the ground subsidence areas. It is, therefore, necessary to develop integrated geophysical techniques incorporating different geophysical methods in order to accurately image and to map underground cavities in the ground subsidence areas. In this study, we conducted geophysical investigations for development of integrated geophysical techniques to detect underground cavities at the field test site in the ground subsidence area, located at Yongweol-ri, Muan-eup, Muan-gun, Jeollanam-do. We examined the applicability of geophysical methods such as electrical resistivity, electromagnetic, and microgravity to cavity detection with the aid of borehole survey results. The underground cavities are widely present within the limestone bedrock overlain by the alluvial deposits in the test site where the ground subsidences have occurred in the past. The limestone cavities are mostly filled with groundwater or clays saturated with water in the site. The cavities, thus, have low electrical resistivity and density compared to the surrounding host bedrock. The results of the study have shown that the zones of low resistivity and density correspond to the zones of the cavities identified in the boreholes at the site, and that the geophysical methods used are very effective to detect the underground cavities. Furthermore, we could map the distribution of cavities more precisely with the study results incorporated from the various geophysical methods. It is also important to notice that the microgravity method, which has rarely used in Korea, is a very promising tool to detect underground cavities.
국내 지반침하의 주요 원인 중의 하나인 석회암 공동에 대한 조사는 단순한 지반침하 원인의 규명 이외에 지반 침하 지역 또는 예상지역의 보강 설계 및 사후 관리에 이르기까지 폭넓은 지반 정보를 제공하는 역할을 수행한다는 측면에서 매우 중요하다고 할 수 있다. 지반침하지역 공동탐지에 유용하게 사용되는 물리탐사기법으로 한 종류의 지반 물성을 이용하는 단위 물리탐사기술보다는 여러 가지 물성의 지하를 조명하는 복합 물리탐사기술에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 지반침하조사 시 지하공동 탐지를 위한 복합 물리탐사 시스템 구축의 일환으로 전라남도 무안군 무안읍 용월리에 과거 석회암 공동에 의한 지반침하 경력이 있는 지역을 현장 실험장으로 이용하여 다양한 종류의 물리탐사를 실시하였다. 그 중 전기비저항탐사, 전자탐사 그리고 고정밀 중력탐사 결과로부터 지하 공동의 위치 및 분포를 추정 해석하고, 시추조사 결과와 비교함으로서 단위 물리탐사 기술의 공동탐지 적용성에 대하여 고찰하였다. 시추조사결과, 실험장 지역 기반암내 공동은 대부분 지하수 또는 물로 포화된 점토로 채워져 있어 주위 기반암에 비하여 매우 낮은 전기비저항 및 밀도를 가지며, 넓은 지역에 걸쳐 망구조로 분포하고 있는 것으로 해석된다. 실험장에 적용한 전기비저항, 전자 및 고정밀 중력 탐사 결과, 저비저항대와 음의 중력 이상대 분포 지역이 시추 조사에서 확인된 지하 공동의 분포 위치와 상당 부분 일치함을 보여 이들 각 탐사법들이 지하 공동 분포 파악에 효과적임이 입증되었다. 또한 개별 탐사 기법 해석과 아울러 각종 탐사결과를 종합함으로써 보다 정확한 지하공동의 분포 해석이 가능하였으며, 특히 국내에서의 사용이 미비하였던 고정밀 중력탐사기법이 지하공동 탐지에 매우 유용함을 확인하였다.
