Journal of the Korean Geotechnical Society (한국지반공학회논문집)

Korean Geotechnical Society (한국지반공학회)
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A Study on Rainfall-induced Erosion of Land Surface on Reinforced Slope Using Soil Improvement Material

지반 개량재에 의한 보강사면의 강우시 표면침식에 관한 연구

  • 김유성 (전북대학교 토목공학과) ;
  • 김재홍 (전북대학교 토목공학과) ;
  • 방인황 (전북대학교 토목공학과, 엔지니어스(주)) ;
  • 서세관 (전북대학교 토목공학과)
  • Received : 2012.08.17
  • Accepted : 2012.12.03
  • Published : 2013.01.31
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Abstract

Heavy rainfall intensity may cause shallow slope failures and debris flow by rill erosion and scour on land surface. The paper represents the difference between native soil (weathered soil) and reinforced soil, which is mixed by hardening agent with flyash as main material, for investigating experimental findings of rill erosion and erosion. Results obtained from artificial rainfall simulator show that erosion rate of reinforced soil mixed with hardening agent is reduced by 20% because an amount of eroded soil on slope surface is inversely proportional to the increase of soil strength. For example, rainfall of 45mm (at the elapsed time of 25mins in rainfall intensity of 110mm/hr) triggers rill erosion on native soil surface, but the rill erosion on reinforced soil surface does not even occur at 330mm rainfall (at the elapsed time of 3hrs in rainfall intensity of 110mm/hr). As a result of slope stability analysis, it was found that the construction method for reinforced soil surface would be more economical, easy and fast construction technology than conventional reinforcement method.

본 논문은 강우에 의해 발생하는 얕은 사면파괴와 토석류의 원인인 사면 표층에서의 침식과 세굴을 분석하기 위해 무보강 사면에 대한 모형토조 실험을 수행하고, 표면침식의 방지를 위해 flyash를 주재료로 사용한 식생가능 지반 개량재를 이용한 보강사면의 침식작용에 대해 비교분석하였다. 2011년 국토해양부의 비탈면 설계기준에 따르면 우기시 사면의 안정성 평가는 지하수위를 지표면에 위치하여 해석하는 단점을 보완하기 위해 불포화 침투해석을 통한 사면 표층의 얕은파괴에 대한 설계기준을 제시하였다. 추가된 사면 안정성평가를 위해 본 연구에서 언급할 지반 개량재는 기존의 사면표층보호공법인 식생공법이나 이질재료를 덧붙여 보강하는 공법이 아닌 침식 및 세굴에 취약한 원지반토의 전단강도를 증가시켜 침식 및 세굴에 저항을 증가시키고, 표면에 식생이 가능한 지반개량재이다(Bhang, 2007). 본 연구에서 적용한 부분은 사면 표층의 강도 확인과 침식에 대한 감소, 그리고 사면의 안정성 평가에 대한 주된 논의를 하였다. 강우로 인한 표면침식을 확인하기 위해 강우재현장치를 실내에 구축하였으며, 실험결과로 표면침식의 크기는 시료의 전단강도의 크기에 따라 반비례하는 경향을 보였다. 무보강 사면과 보강 사면의 표층에서 침식정도의 비율은 실험결과 1:5 정도로 큰 차이를 보였고, 표층에 흐르는 빗물로 인한 세류침식은 강우량 45mm(강우강도 110mm/hr 일 때, 25분 경과)의 크기일 때 무보강 사면에서 발생하였으나, 보강사면에서는 보다 강한 330mm(강우강도 110mm/hr 일 때, 3시간 경과)의 강우량에서도 세류침식을 발견할 수 없었다. 두 가지 사면의 안정성 검토에서, 우기시에 무보강 사면은 표층에서 사면파괴가 발생하였다. 사면 안정성을 위해 soil nailing으로 사면을 보강할 때보다 flyash로 제작한 지반 개량재로 표층을 보강할 때, 경제적인 측면에서의 효율성 제고와 더불어 보다 신속히 안정성을 확보할 수 있을 것으로 판단된다.

Keywords

References

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