지반운동
지반운동(ground motion)은 지표의 암석층과 토양층을 통과하는 지진파, 특히 표면파 운동에 기인한다. 규모 8.0 이상의 강력한 지진이 일어날 때는 지표면이 가끔 파의 형태로서 움직이는 것을 직접 관찰할 수 있다. 지반운동은 지진피해를 주는 가장 큰 원인이되며 이 운동은 건물에 손상을 줄뿐만 아니라 때로는 그것을 완전히 붕괴시킨다. 앞에서 설명했던 것처럼 건물이나 구조물을 잘 설계하면 이런 피해를 훨씬 어느 정도 예방할 수 있으나 매우 강력한 지진이 발생할 때는 가장 잘 설계한 건물 또한 피해를 입게된다.
지진의 피해 정도가 매우 다양하게 나타나는 이유 중의 일부는 지하 매질마다 지진파를 통과시키는 방법이 서로 틀리기 때문이다. 예를 들어 1811~1812년의 뉴 마드리드 지진은 1906년의 비슷한 규모인 샌프란시스코 지진보다 훨씬 넓은 지역에서 감지되었는데 이는 그림 3.13A에 나타난 바와 같이 지진실체파가 미국 중앙부의 지각 암석에서 보다 잘 전파되기 때문이다.
가끔 해당지역의 지구과학적인 요소들이 지반운동의 영향을 증폭시킬 때도 있다. 예를 들어 로마 프리에타 지진에서 지반진동으로 생긴 피해는 두 가지의 형태, 즉 정상지반진동(normal ground shaking)과 강화지반진동(enhanced ground shaking)이 있다. 강화지반진동은 예상보다 큰 진동을 의미하는데 샌프란시스코 만(灣) 지역의 매립지처럼 연약한 퇴적물 때문에 흔히 생긴다. 또 그것은 지진 기간 동안 발생하는 피해의 70%를 차지하고 있는 반면 정상지반진동은 전체 피해의 약 28%를 차지한다(표 3.3). 연약한 퇴적물의 존재로 생기는 강화지반진동은 니미츠 고속도로를 파괴시키는데 영향을 주었고 규모 4.1의 여진이 일어나는 동안에 기록된 지진신호(그림 3.20)에서 보듯이 지반진동이 부근의 다른 지하매질들과 비교할 때 만(灣)의 연약한 진흙층에서 증폭된 것을 알 수 있다.
표 3.3 위험의 형태로 본 손실 (로마 프리에타 지진)
| 지진위험의 유형 총 손실액(백만불) 손실(백분율 %) |
| 지반진동 정상진동 1635 28 강화진동 4170 70 액상화현상 97 1.5 산사태 30 0.5 지반균열 4 0.0 쓰나미 0 0.0 총계 5936 100 |
| 출처: 홀져 토마스 엘(Holzer, Thomas L.), EOS, 75권, 제5호, 300쪽, 1994년 6월 28일 발행. |
그림 3.20
로마 프리에타 지진에 의한 규모 4.1의 여진 기록: 붕괴된 니미츠 고속도로 부근의 진흙층(S1), 자유도로의 붕괴되지 않은 부근의 미고결층(모래, 자갈등) (S2), 오클랜드 힐의 기반암(S3). 3개의 모든 지진파기록은 같은 척도로 그려졌으며 지반운동의 수평성분은 진흙층의 지진파기록에서 증폭되었다.
단층작용과 지반균열
지표가 단층에 의해 벌어질 경우 건물이 갈라지고 도로가 망가지고 단층을 가로지르거나 단층 위에 놓인 모든 시설들이 서로 파괴되어 벌어질 수 있다. 그림 3.21은 커다란 균열과 틈새로 입을 벌리고 있는 지표의 모습이다. 단층상의 느리고 끊임없는 운동으로 생기는 수많은 작은 지진들도 구조적인피해를 주는데 그런운동은 산 안드레아 단층에 걸쳐 있는 캘리포니아주 캐리조 평원에서 잘 볼 수 있다.(그림3.22)
그림 3.22
캘리포니아 캐리조 평원의 산 안드레아 단층의 완만한 움직임은 오른쪽 위에 보이는 유수의 상류와 왼쪽 아래의 하류로 분리시켰다. 단층은 사진의 중앙을 횡단하며 뒷 쪽의 육지는 앞쪽의 육지에 비해 오른 쪽으로 이동하고 있다. 이 단층은 서서히 연속적으로 움직이기 때문에 단층으로 함몰된 곳으로 물이 이어져 흘러 들어가 상류와 하류를 잇고 있다.
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