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Proceedings of KSEG 2012 Spring Conference / April 5 - 6, 2012

- 89 -

폐광산 지반안정성 평가를 위한 분석기법

강 병 천 Byeong-Cheon Kang 1) , 정 교 철 Gyo-Cheol Jeong 2)

*

1)

㈜산하이앤씨, Sanha Engineering & Construction Co.

2)

안동대학교 지구환경과학과, Dept. of Earth and Environmental Sciences, Andong National University

주요어: 지반침하, 채굴적, 안정성평가

1. 서론

폐광산 지역은 과거 오랫동안 채굴작업에 의해서 형성된 채굴적으로 인해서 기존시설물의 안 정성은 물론 신규시설물 건설 시에 안정성이 위협받고 있다. 2000년대 이후부터는 폐광지역 개 발사업과 도로 등 대규모 건설공사가 진행됨으로서 지반침하 위험지역에 대한 기존시설물 보강 뿐만 아니라 신규시설물의 지반보강이 중요한 문제로 제기되고 있다. 그러나 지하 채굴적에 의 한 지반 침하는 침하발생 메커니즘 및 영향범위가 현장의 지반조건, 채굴적의 기하학적 조건, 상부 구조물 하중조건 등에 따라 달라지므로 예측하기가 매우 어렵다. 본 연구에서는 경남 ○

○에 위치한 ○○광산을 대상으로 하여 광역조사 및 상세조사를 통해 지형, 지질구조, 광맥의 발달상태, 채굴상황, 지반침하 징후 및 발생지 등을 조사·종합 분석하여 지반 안정성 평가에 연 구 목적을 둔다.

2. 지반안정성 평가 2.1 개요

지하 공동 안정성 해석에 있어 현장 지반조사 및 실내시험을 바탕으로 한 대상지반의 물성 치 산정은 매우 중요하다고 할 수 있다. 특히 실내시험 결과만으로는 현장에서와 같은 초기응 력 조건이나 불연속면의 특성을 정확하게 모사하기가 힘들고 시추코어의 신선한 암 (Intact Rock)을 대상으로 한 시험결과이므로 현장에서의 암반을 대표하는 값으로 적용하기에는 다소 무리가 따른다. 따라서 본 연구에서는 지반특성치의 적절한 산정이 해석결과의 신뢰도에 큰 영 향을 미친다는 판단 하에 현장 지반조사와 실내시험 결과 및 각종 적용사례와 연구자료 등을 바탕으로 적절한 지반의 특성치를 산정하였고, 채굴적 붕락에 따른 3차원적 거동을 2차원적으 로 모사한 지반의 안정해석을 수행하였다.

* 교신저자: [email protected]

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Proceedings of KSEG 2012 Spring Conference / April 5 - 6, 2012

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그림 1. ○○광산 조사 채굴적도

폐광지역에서 발생하는 침하는 채굴관련 요소와 지반적 요소가 복합적으로 작용하여 발생하 는 현상으로, 금속광에 대한 침하현상을 정확하게 평가해 낼 수 있는 이론이나 해석기법이 부 족한 현실에서 본 연구에서는 침하이론의 적용에 있어 한계성이 있으나 함몰형 침하의 해석에 적용되는 응력아치-체적팽창이론을 적용하여 지반안정성 분석에 활용하였다.

2.2 해석결과

본 연구지역 채굴적 두께는 평균 2~4m, 최대 15m로 안전율울 감안하여 채굴적 두께는 10m 로 적용하여 붕락고를 산출하였다. 채굴적 심도의 산정은 시추결과 확인된 채굴적은 확인심도 를 기준으로 하였으며, 미확인지점은 각 갱구의 레벨을 기준으로 하였다.

단 면

분 석

결 과

․응력아치-체적팽창 이론의 적용결과 채굴적 상부의 붕락고는 14.0~42.0m 임

․본 단면은 시추결과 하부 13.8~19.4m (5.6m)에서 채굴적이 확인되었으며, 상 부에는 채굴적의 붕락이 지표까지 전이되어 함몰형 침하가 발생한 지점임.

그림 2. 1-1' Section 해석결과

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Proceedings of KSEG 2012 Spring Conference / April 5 - 6, 2012

- 91 - 단 면

분 석

결 과

․응력아치-체적팽창 이론의 적용결과 채굴적 상부의 붕락고는 14.0~42.0m 임

․본 단면은 1022호 지방도 선형공사 침하지 인접지역으로 시추결과 확인한 채굴적은 하부 23.2~23.7m (0.5m)로 붕락대의 형태가 쐐기형 및 원뿔형일 경우 채굴적 영향으로 인한 함몰형 침하의 발생가능 지점임

그림 3. 3-3' Section 해석결과

3. 결론

본 연구에서는 폐광산의 지반 안정성 평가를 위해 경남에 위치한 ○○광산을 대상으로 안정

성 평가를 실시하였다. 평가결과 채굴적의 정확한 위치를 확인한 후 이를 기초로 응력아치-체

적팽창 이론을 적용한 단면분석 결과 연층갱도에 의한 상부 광맥채굴시 채굴적이 지표근처 까

지 분포하는 관계로 채굴적 확인지점은 동일하게 채굴영향권으로 확인되며, 심부에 위치한 채

굴적은 함몰형 침하 발생 가능성은 없는 것으로 분석되나, Shrinkage법을 이용한 채광시 상부

보안탄주를 제외한 부분까지는 채굴적이 분포하므로 침하의 가능성은 항상 내포하고 있는 것으

로 판단된다. 따라서 본 연구결과를 바탕으로 정밀한 조사를 통한 정확한 채굴적의 확인이 필

요할 것으로 판단된다.

참조

관련 문서