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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.50 No.6 pp.11-17
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2016.50.6.11

Experimental Research for Collapse of Tension Crack in Land Creeping Area

Ki-Dae Kim1, Min-Jeng Kang2, Jae-Hyeon Park1*
1Dept. of Forest Resources, Gyeongnam National University of Science and Technology, Jinju, 52725, Korea
2Dept. of Forest Disaster Management, Korea Forest Research Institute, Seoul, 02455, Korea
Corresponding author : Jae-Hyeon Park +82-55-751-3248+82-55-751-3241pjh@gntech.ac.kr
January 27, 2016 August 2, 2016 September 20, 2016

Abstract

This study was carried out to investigate the slope collapse phase of landslide by creeping soils in Okjong, Hadong. we analyzed the relationship between the slope collapse phase and the depth, the width or the length of cracks. As a result, we catched ground water occurred, dent and uplift, carved and tilted tree of land creeping sign at research area. Initially, the ratio of depth and width of cracks was 1 : 4.2, while the ratio of width and length of cracks was 1 : 1.5. The increase and decrease of cracks were highest in the width of cracks, followed by the length of cracks, the length of upper slope and depth of cracks. In addition, there was not a signification correlation between rainfall and crack form, between each factors and crack form(p>0.05).


땅밀림 산사태지의 인장균열 변형에 대한 실험적 연구
- 하동군 옥종면 땅밀림 산사태 사례 -

김 기대1, 강 민정2, 박 재현1*
1경남과학기술대학교 산림자원학과
2국립산림과학원 산림방재연구과

초록

본 연구는 경상남도 하동군 옥종면 땅밀림 산사태지의 붕괴지 및 피해지역을 중심으로 사면붕괴양상을 규명하기 위해 땅밀림 산사태지의 인장균열지의 월별 변화양상을 조사하였다. 그 결과, 연구대상지에서 는 땅밀림 산사태 발생징후라 판단되는 지하수 용출, 융기 및 함몰, 수목이상성장 등이 발견되었다. 아울 러 당초 인장균열 두께와 폭은 1 : 4.2, 폭과 길이는 1 : 1.5로 나타났으며, 월평균 인장균열의 증감 폭 은 폭 > 길이 > 상단부 사면길이 > 단차 순으로 나타났다. 한편, 강우인자와 인장균열의 형태 및 인장균 열의 형태 중 세부인자들 간의 상관분석을 실시한 결과, 모두 상관관계가 없는 것으로 나타났다.


    Gyeongnam National University of Science and Technology

    서론

    산사태의 유형은 유동성에 따라 크게 두 가지로 구 분하고 있다. 일반적으로 붕괴의 이동속도가 1cm/day 이상의 빠른 유동성을 가진 산사태와 그 이하 속도 의 산사태로 구분하는데, 이때 빠른 유동성의 산사 태는 흔히 말하는 토심 1m 내외에서 발생하는 산사 태이고, 느린 유동성의 산사태는 깊게 형성된 토층 이나 암반지역에서도 일어나는 것으로“땅밀림”이라 고 한다(Woo, 1995).

    이러한 땅밀림형 산사태는 지질 및 지형적 문제뿐 만 아니라 집중호우로 인한 지하수위 증가가 주요 원인으로 대두되고 있다. 주로 토양층 또는 암석층 으로 구성된 산비탈이나 비탈면에서 지하수 등으로 말미암아 땅속의 전단저항이나 점착력이 약한 부분 을 따라 토층의 일부가 어느 정도 원형을 유지한 상 태로 서서히 낮은 곳을 향해 지속적으로 미끄러져 이동하는 현상으로 이동속도가 매우 느려 인식하기 어려운 경우가 많아 이에 대한 대책수립이 미흡하다 (Park et al., 2015).

    일본은 땅밀림 산사태의 발생빈도가 높고, 이로 인한 피해가 심하므로 이에 대한 대책공법기술의 역 사가 오래되고, 매우 발전되어 있으나, 우리나라에 서는 발생사례가 극히 적으며, 이에 대한 연구와 기 술 축적이 부적한 실정이다(Woo et al., 1996a; 1996b). 우리나라의 경우 최근 포항을 위시하여 밀 양, 하동, 김해 등 전국적으로 발생하는 실정이며, 그 대부분이 경남지역에 분포하는 것으로 더 이상 땅밀림 산사태의 안전지대로 보기 어렵다. 한 예로 2002년 경남 김해시 주촌면 내삼농공단지의 땅밀림 산사태는 피해면적이 약 7ha에 달하며, 인명피해로 는 총 21명 중 실종 1명, 중상 2명, 경상 18명, 조 경· 녹화되어 있던 수목과 각종 공작물 등의 매몰 등으로 대표적인 땅밀림 산사태로 인한 인명 및 재 산피해이었다(Park et al., 2003a).

    현재까지 우리나라에서 땅밀림 산사태에 관련한 학술적 연구 조사는 휴석동 땅밀림 산사태의 발생특 성에 관한 연구(Woo et al., 1996a; 1996b), 지질과 지형이 산사태 및 땅밀림에 미치는 영향(Jau et al., 2000) 및 내삼리 땅밀림 산사태의 발생특성에 관한 분석(Park et al., 2003a; 2003b; 2003c), 매 리 땅밀림 산사태의 발생특성에 관한 분석(Park et al., 2005a; 2005b; 2005c; 2005d), 땅밀림 산사태 발생지의 산림환경 특성 분석(Park et al., 2015)으 로 땅밀림 산사태에 대한 연구가 미진할 뿐만 아니 라 발생된 인장균열의 지속적인 변화에 따른 붕괴양 상 대한 연구는 전무하다.

    본 연구는 경상남도 하동군 옥종면 땅밀림 산사태 지의 붕괴지 및 피해지역을 중심으로 사면붕괴양상 을 규명하기 위한 연구로 땅밀림 산사태지의 인장균 열의 이동양상을 조사함으로써 추후 예방·복구공법 과 항구적인 대책을 수립하기 위한 기초자료를 제공 하고자 수행하였다.

    재료 및 방법

    1.조사지 개황

    본 연구대상지는 경상남도 하동군 옥종면 청룡리 산 217외 2필지 일원의 땅밀림 산사태지로 인한 붕 괴진행지역 하단부에서 발생한 국부적인 인장균열을 대상으로 하였다.

    해당 지역은 사면하단부에 저수지가 위치해 있으 며, 상단부로는 농가와 과수원, 임도 등의 사유지가 점유하고 있다. 또한 비탈면에서 지하수가 용출되는 지점이 산재하며, 붕적토 땅밀림 산사태로 인한 인 장균열이 발생하고 있는 것으로 나타났다. 특히, 연 구대상지는 옥종면 소재지와의 이격거리가 약 1km 내외로 인명 및 재산피해를 야기, 발생된 토사가 저 수지에 유입됨으로써 주민들의 식수원 파괴가 우려 되는 지역이다.

    2.연구 방법

    본 연구를 위해 해당 사면의 지하수가 용출되는 지점으로부터 상단부로 2개소 국부적 인장균열을 조 사지를 선정하였다.

    연구대상지의 지형적 특성 및 땅밀림 산사태로 인 한 인장균열지의 특성을 파악하기 위해 지형도 (1:25,000, 1:50,000)를 바탕으로 현지조사를 통해 땅밀림 산사태 발생에 관련이 많다고 판단되는 토 심, 모암, 임상, 영급, 표고, 경사, 사면길이, 방향, 산사태위험등급을 조사하였다(Woo et al., 1996a; Park et al., 2003a). 아울러 선정된 인장균열 상부 에는 5m 간격으로 말뚝 5개를 설치하여 매월 사면 의 길이를 측정하였고, 지하수가 용출되는 부위의 폭과 길이, 단차(깊이)를 조사하였다(Fig. 1). 단, 본 연구는 현지여건 및 측정한계로 인해 총 8개월(2015 년 8월~2016년 3월) 동안 실시하였으며, 줄자를 이 용해 mm단위까지 측정하였다.

    이와 같이 수집된 자료와 기상환경인자인 강우량과 강우일수를 토대로 SAS 9.2를 이용하여 Spearman 방법으로 상관분석을 실시하였다.

    결과 및 고찰

    1.연구대상지 입지 및 기상현황

    조사가 실시된 인장균열은 직선상으로 약 30m의 거리에 위치하였고, 모두 화강암을 기반으로 한 5영 급 활엽수림이었다. 연구대상지의 입지환경은 Table 1과 같이 토심 약 40~80cm, 표고는 100~160m에 분 포하는 것으로 나타났다. 사면경사의 경우 30~50°로 대부분 절험지로 나타났으며, 사면길이는 각각 114m, 38m로 사면경사와 사면길이는 조사지 간에 다소 차 이가 있었다.

    아울러 임상의 경우 대부분 신갈나무(Quercus mongolica Fisch. ex Ledeb.)가 우점하고 있었고, 소나무(Pinus densiflora Siebold & Zucc.), 상수리 나무(Quercus acutissima Carruth.), 떡갈나무 (Quercus dentata Thunb.)가 분포하여 임분구조가 매우 단순하였다. 또한 임상은 5영급임에도 불구하 고 생장이 매우 저조한 것으로 저수지에 근접하여 지속적인 침수와 양분유실이 원인으로 사료된다. 따 라서 입목 노령화와 생육부진은 수목근계의 발달부 실과 전단강도 감소를 초래, 호우시 강풍에 의한 흔 들림과 빗물의 침투로 인해 붕괴속도를 속화할 것으 로 판단된다.

    한편, 주변 사면의 풍화정도가 매우 심각한 것으 로 나타났으며, Yano(1983)Kubota(1985)의 선 행연구와 같이 조사지에는 땅밀림 산사태 발생의 징후인 지하수 용출과 사면형의 변형에 따라 수목 이 휘어져 자라는 현상이 발견되었다(Fig. 2). 특 히, 땅밀림 산사태가 발생한 상단부 저수지의 사면 과 같이 본 조사지에 또한 저수지에 인접한 것으로 입지적 분포가 매우 유사하였다. 즉, 입지적 분포를 비롯한 땅밀림 산사태의 발생징후의 포착 그리고 사면의 풍화정도로 볼 때 해당 조사지에서의 땅밀 림 산사태 발생위험이 산재하는 것을 유추할 수 있 는 결과이다.

    2.인장균열의 형태 및 변화양상

    당초 인장균열의 평균 폭과 길이, 단차는 각각 2.427m, 3.520m, 0.570m로 측정되었다(Table 2). 본 연구에서 인장균열 폭은 단차의 4.2배, 길이는 폭의 1.5배로서 선행연구 결과(Sankaido, 1984; Varnes, 1984), 이동토괴의 폭은 단차의 5~10배, 길이는 폭의 1.2~1.5배인 것과 유사한 것으로 나타 났다. 또한 이 지역의 지형 및 식생의 휨 정도로 판 단할 때 연구대상지의 인장균열은 주인장균열지가 아니라 국부적으로 발생한 인장균열지로서 과거로부 터 서서히 발생되었던 것으로 판단된다(Woo et al., 1996a; Park et al., 2003a).

    총 8개월(2015년 8월~2016년 3월) 동안 인장균열 의 변화양상을 조사한 결과(Table 3), 인장균열이 발생한 상단부 사면의 길이는 월평균 +1.3cm 이동 하였으며, 표준편차는 1.1cm로 나타났다. 특히, 월 별로는 증감을 반복하는 형태로 나타났으며, 2016년 3월에는 +21.7cm로 가장 많이 증가하였다. 이러한 결과는 봄철 토양의 동결융해가 토괴의 밀림현상을 촉진하는 것을 시사하는 것으로서 보다 면밀한 검토 가 필요할 것으로 사료된다.

    인장균열 폭은 월평균 +18.8cm 증가하였으며, 표 준편차는 30.8cm로 나타났다. 인장균열 길이의 경 우에는 월평균 -2.8cm 감소하였으며, 표준편차는 40.8cm로 나타났다. 아울러 인장균열 단차는 표준 편차는 10.8cm로 나타났으나 월평균 변화양상의 경 우 증감을 반복하였으나 평균 0.0cm로 나타났으며, 최종적으로 형태학적 변화는 없는 것으로 조사되었 다. 특히, 인장균열의 변화양상은 대부분 강우가 집 중된 후 8~9월에 증감 폭이 큰 것으로 나타났다. 이러한 결과는 저수지의 수위변화에 따라 인근 지역 의 지하수 유동과 지하수위의 변화가 발생한다는 Ji(2014)의 연구결과와 같이 급격한 강우 후 변화하 는 저수지의 수위가 연구대상지의 과잉간극수압 및 토양전단강도에 영향하여 인장균열 형태의 변화를 촉진시킨 것으로 판단된다.

    3.각 인자와 인장균열의 상관관계

    일반적으로 산사태에 기여도가 높다고 판단되는 강우인자인 강우량과 강우일수(Kang et al., 2016) 를 대상으로 상단부 사면길이와 인장균열 형태와의 상관관계를 실시한 결과(Table 4), 어떠한 인자와도 상관관계가 나타나지 않았다. 즉, 이러한 결과는 연 구대상지를 위시로 한 직접적인 강우사상이 단기적 으로는 땅밀림 산사태 붕괴과정에 크게 영향하지 않 는 것으로 판단되며, Park et al.(2005)a은 땅밀림 산사태는 지형 및 지질적 특성을 기반으로 하여 강 우가 간접적인 영향을 미친다고 하였는데, 이에 따 라 2차적으로는 지하수위 또한 영향을 줄 것으로 사 료된다.

    아울러 매월 조사된 인장균열 형태의 변화양상을 토대로 상관분석을 실시한 결과(Table 5), 어떠한 인자와도 상관관계가 나타나지 않았다. 이는 앞선 결과와 같이 강우량이나 강우일수가 인장균열 형태 변화와 상관관계가 없는 것과 같이 상단부 사면길 이, 인장균열 폭과 길이, 단차 등 특정 인자의 변화 가 인장균열 형태변화에 크게 영향하지 않는 것으로 사료된다. 특히, 김해시 내삼리에서 발생한 땅밀림 산사태의 경우 발생 전의 누적강우량이 478mm이었 으며, 발생당일 이후로부터 누적강우량 또한 179mm 로 일반적인 국지성 호우가 아닌 장마철이 지난 이 후에 발생한 전국적인 집중호우로 인해 대규모 피해 가 발생했다는 점으로 볼 때 강우 한계치를 넘는 강 우조건에 도달할 경우 산사태 발생에 기인할 것으로 판단되며, 이러한 강우한계치에 대한 연구가 필요하 다고 사료된다(Kim and Won., 2002; Park et al., 2003b).

    한편, 앞선 인장균열의 형태와 변화양상은 표준 편차가 다소 큰 점을 감안하면 그 형태나 변화양상 을 단정하기는 어려우므로 선행연구를 비롯한 다수 발생지를 대상으로 한 검토가 필요하며, 본 조사지 를 위시로 한 토양수분이나 지하수위 변동과 같은 수문인자에 대한 포괄적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.

    감사의 글

    이 연구는 경남과학기술대학교 2016년 대학회계 의 지원에 의해 수행되었습니다.

    Figure

    JALS-50-11_F1.gif

    Schematic diagram of research for crack.

    JALS-50-11_F2.gif

    Sign of land creeping in the research area. 1) Talus area due to soil erosion, 2) Curved and tilted tree, 3) Developed tension crack.

    Table

    Site and rainfall characteristics of the research area

    Morphological characteristics of tension crack Unit: m

    Monthly change status of crack form Unit: cm

    Spearman correlation between rainfall factors and crack form

    **means statistically significant at 1% level.
    *means statistically significant at 5% level.

    Spearman correlation between each factors and crack form

    **means statistically significant at 1% level.
    *means statistically significant at 5% level.

    Reference

    1. Jau JG , Park SJ , Son DS , Joo SH (2000) The effects of geological and topographical features on landslide and land-creep , Journal of Korean Forestry Society, Vol.83 (3) ; pp.323-334
    2. Ji WH (2014) Analysis of groundwater flow in the reservoir water elevation. Master. Thesis, Keimyung University,
    3. Kang WS , Ma HS , Jeon KS (2016) Influences of cumulative number of days of rainfall on occurrence of landslide , Journal of Korean Forestry Society, Vol.105 (2) ; pp.216-222
    4. Kim NW , Won YS (2002) Analysis of rainfall characteristics of 2002 , Total Research Report of Flood Damage in 2002, ; pp.9-52
    5. Kubota H (1985) Channel works destroyed stats and repair in land creeping area , Forest Conservation and Forest Road Research Paper, Vol.20 ; pp.203-209
    6. Park JH , Choi G , Lee SG , Ma HS , Lee JH , Woo BM (2003a) Analysis on the characteristics of the landslide in nasamri(1):-with a special reference on geo-topographical characteristics , Journal of Korean Forestry Society, Vol.92 (3) ; pp.246-253
    7. Park JH , Choi G , Ma HS , Lee JH , Woo BM (2003b) Analysis on the characteristics of the landslide in nasamri(2):-with a special reference on cause of landslide , Journal of Korean Forestry Society, Vol.92 (6) ; pp.526-535
    8. Park JH , Lee SG , Choi G , Ma HS , Lee JH , Woo BM (2003c) Analysis on the characteristics of the landslide in naesamri(3):- with a special eference on stability analysis , Journal of Korean Forestry Society, Vol.93 (3) ; pp.188-197
    9. Park JH , Choi G , Bae JS , Ma HS , Lee JH (2005a) Analysis on the characteristics of the landslide in maeri(1):- with a special reference on geo-topographical characteristics , Journal of Korean Forestry Society, Vol.94 (3) ; pp.129-134
    10. Park JH , Choi G , Bae JS , Ma HS , Lee JH (2005b) Analysis on the characteristics of the landslide in maeri(2):- with a special reference on cause of landslide , Journal of Korean Forestry Society, Vol.94 (4) ; pp.243-251
    11. Park JH , Choi G , Bae JS , Ma HS , Lee JH , Yoon HJ (2005c) Analysis on the characteristics of the landslide in maeri(3):- with a special reference on slope stability analysis , Journal of Korean Forestry Society, Vol.94 (6) ; pp.377-386
    12. Park JH , Choi G , Bae JS , Ma HS , Lee JH (2005d) Analysis on the Characteristics of the Landslide in Maeri(4):- With a Special Reference on Stability Analysis of structures , Journal of Korean Forestry Society, Vol.95 (1) ; pp.5-11
    13. Park JH , Lee CW , Kang MJ , Kim KD (2015) Analysis of characteristics of forest environmental factors on land creeping occurrence , J. Agric. Life Sci, Vol.49 (5) ; pp.133-144
    14. Sankaido (1984) Method of construction for slope and slope disaster recovery , Society of Civil Facility Disaster Prevention Method,
    15. Varnes DJ (1984) Landslide hazard zonation a review of principle and practice, United Nations Educational. Scientific and Cultural Organization, ; pp.9-59
    16. Woo BM (1995) Forest erosion control engineering, ; pp.352
    17. Woo BM , Park JH , Choi HT , Jeon GS , Kim KH (1996a) A study on the characteristics of the landslide in hyuseok-dong(Ⅰ) – topographical characteristics and surface displacement , Journal of Korean Forestry Society, Vol.85 (4) ; pp.565-570
    18. Woo BM , Park JH , Choi HT , Jeon GS , Kim KH (1996b) Articles a study on the characteristics of the landslide in hyuseok-dong(?) – geological and hydrological characteristics , Journal of Korean Forestry Society, Vol.85 (4) ; pp.571-576
    19. Yano M (1983) Occurrence of landslide in shodoshima , Forest Consevation and Forest Road Research Paper, Vol.18 ; pp.200-203
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