사면 파괴 요인 조사(불연속면 특성 조사 항목)

(가) 지반상태
① 토질조건
흙은 점성토와 사질토로 대별할 수 있으나 지반상에 존재하는 토질은 대부분
혼재하여 있다. 사질토의 전단저항원리는 입자간 회전과 활동에 의한 마찰저항
과 interlocking이며, 점성토는 구성입자간의 전기적인 힘에 의해 지배받는다.
토질조건은 정밀점검 단계에서는 현장 육안관찰과 토양경도계, 휴대용 콘 시
험기 등을 통하여 판단하며, 정밀안전진단 단계에서는 대상사면의 토사 전단
저항각 또는 N치를 통하여 토질조건을 평가한다.
또한 안전성평가를 실시할 경우는 실내실험을 실시하며, 조사대상 사면에 대
한 시료는 전면에 골고루(최소 3개소 이상) 채취하여, 이에 대한 토성 실내
시험을 실시한 후 평균적인 결과를 사용할 것을 권장한다.
한편, 전단저항각 또는 N치를 조사하기 위한 시추 샘플링 및 표준관입시험은
최소한 1개소에 대하여 토사존재 깊이까지 실시하며 흙의 분류 및 샘플링,
표준관입시험 등은 한국산업규격(KS)에 근거하여 실시한다.
② 토층심도율
대상 절토사면의 토층심도율(SR)을 계산을 위해서는 사면내의 토층 두께를
측정하여야 한다.
토층의 두께는 정밀점검 단계에서는 육안관찰을 통해, 정밀안전진단 단계에서
는 측량, 비파괴 물리탐사 및 자료조사 등을 통하여 파악한다. 토층두께는 대
상사면 내 토층이 가장 두꺼운 지점의 두께로 적용한다.
토층심도율(SR) 사면높이에 대한 토층 두께의 비로 정의되며 아래 식과 같이
계산되어진다.
SR =  Soil depth
        Slope height
③ 연약암반의 지반강도 특성
지반을 구성하는 암석이 풍화를 심하게 받았거나 신생대 제3기 층과 같이 미
고결 암석인 경우 지반의 강도가 매우 연약하며, 이러한 경우 지반강도 특성
(연약한 정도)에 따라 지반의 역학적 특성이 현저하게 대별된다.
지반강도 특성은 지질해머를 이용한 육안 관찰을 통해, 약간 연약, 연약, 매
우 연약 등으로 구분 지을 수 있으며, 각 구분은 일축압축강도 기준으로 2
0～5MPa, 5～1MPa, 1MPa 이하에 해당한다.

④ 풍화
지질학적인 풍화의 의미는 “암석이 물 또는 공기와 접촉하여 흙으로 붕괴되
어 가는 자연적 과정”으로 간단히 요약될 수 있다. 암석의 풍화는 주로 지표
면 부근에서 발생하여 흙의 형성, 풍화된 암반부위 형성 등을 통해 하부의 신
선한 기반암과 대조를 이루고 이로 인해 공학적 특성의 차이를 야기한다.
암석의 풍화도를 조사하는 방법으로는 단순육안관찰, 현미경상의 풍화면적
측정, 광물함량이나 화학성분비 측정 등이 있으나, 현장에서 신속하고 비교
적 용이하게 조사할 수 있는 방법으로는 ISRM이 제시한 육안관찰에 의한 6
단계의 풍화등급으로 나누는 방법이 대표적이다.
○ 필요장비
․ 지질해머
․ 끝이 뾰족한 칼
○ 조사수량
상태평가 및 안전성평가를 위하여 분할된 구간마다 풍화등급을 조사한다.
○ 결과분석
암반의 풍화상태는 [표 12.6]과 같이 ISRM이 제시한 6단계의 풍화등급
에 따라 기록한다.
[표 12.6] 풍화등급의 6단계 분류법

⑤ 불연속면 특성 조사
불연속면은 암반에서 나타나는 모든 연약면을 총괄적으로 나타내며, 작은 단
열구조로부터 큰 단층까지 다양한 규모를 가진다.
불연속면은 대개 물리적으로 분리되어 있는 면으로 매우 작은 인장강도를 갖
거나 인장강도가 없다. 따라서 암반으로 구성된 절토사면의 경우 불연속면의
존재는 사면의 안전성에 절대적인 영향을 미치며, 대부분의 경우 불연속면을
따라 붕괴가 발생한다.
불연속면 특성 조사의 경우는 다음과 같다.
○ 정밀점검
- 육안관찰에 의한 대표적인 방향에 대해 실시
○ 정밀안전진단
◦ 10m 이상의 측선을 이용한 선조사법(scanline method)을 실시
◦ 조사창측정법(window method)을 실시
※ 선조사법으로 조사를 할 경우 지반의 구조적인 변화를 고려해 3회 이상 실
시할 것을 권장하며, 횟수는 절개면의 연장에 따라 조정될 수 있다.
선조사법과 조사창측정법은 불연속면의 통계분석을 위하여 설정된 측선
이나 구획내에 존재하는 불연속면에 대하여 연번을 부여한 후 각 불연속
면의 교차거리, 방향성, 길이(연장), 틈새(간격), 거칠기, 불연속면의 종류
등을 획득하는 방법이다.

불연속면 특성 조사 항목

㉠ 불연속면의 방향성
불연속면의 방향성은 사면의 방향성과 연관되어 안전성에 영향을 미치는 가장
중요한 인자중의 하나로 공간에서 불연속면의 분포경향을 나타낸다.
- 조사 방법 및 수량
∙ 방향의 측정은 클리노컴파스나, 클리노메타를 이용하여 측정한다.
대개 불연속면의 방향성은 주향(strike)과 경사(dip)로 표시하거나, 경사방향
(dip direction)과 경사(dip)로 표시하며, 공학적인 문제에서는 ‘경사(dip)/경
사방향(dip direction)'의 표시방법을 많이 사용한다. 이때 경사는 2자리로,
경사방향은 3자리로 표기한다. 예) 12/015
∙ 정밀점검
전문가의 판단에 따라 절토사면에서 관찰되는 불연속면군을 육안으로 판단하
여 대표적인 방향성이라고 판단되는 방향을 각 불연속면군당 2-3개씩 측정하
여 기록한다.
∙ 정밀안전진단
불연속면군을 결정하기 위해 노두면에서 선조사법나 조사창측정법을 이용하
여 충분한 양의 불연속면에 자료를 획득하여야한다.
그러나 노두면이 관찰되지 않을 경우 시추작업 후 공내 조사기법(bore
hole TV, camera, televiewer, Bips 등)을 이용하여 약 80～300개 정도의
측정자료를 수집해야 하며, 150개 정도가 적정한 수준이다.
- 결과분석
측정된 불연속면은 평사투영법을 이용하여 도시하며, 목적에 따라 대원표시법
이나, 극점표시법으로 나타낸다.([그림 12.1] 참조)

(a) 극점표시법 

(b) 대원표시법
[그림 12.1] 불연속면의 표시방법

㉡ 간격
불연속면의 간격은 인접 불연속면 사이의 수직거리로서, 사면 내에서 암반블
록의 크기를 결정할 뿐만 아니라 수리전도도나 용수특성에도 영향을 미치게
된다.
- 조사 방법 및 수량
측정용 줄자를 이용하여 대상 불연속면이 다른 불연속면군에 직각인 노두에서
누락 없이 측정하여야 한다. 이때 다른 불연속면군에 직각인 노두에서 측정할
수 없을 경우, 줄자와 불연속면 사이의 예각(α)을 콤파스로 측정하여 다음 식
으로부터 사거리에 대한 보정을 실시한다.([그림 12.2] 참조)
S =d msinα

[그림 12.2] 노두 관찰을 통한 불연속면 간격 측정방법

- 결과분석
각 불연속면군의 최소간격, 최대간격, 최빈간격을 기록하여야 하고, 히스토그
램으로 불연속면 간격의 분포특성을 알 수 있다.
일반적으로 불연속면 간격에 대한 용어는 [표 12.7]과 같이 나타낸다.
[표 12.7] 불연속면 간격 분류 기준

㉢ 연장성
연장성은 불연속면의 넓이나 길이의 의미를 담고 있다. 특히, 사면에서는 불연속
면의 연장성에 따라 파괴 가능한 블록을 형성시킬 수 있을 뿐만 아니라, 연장성이
매우 큰 불연속면은 때에 따라 인장균열로 진전될 수도 있다. 그러나 연장성은 불
연속면의 특성 중에서 정량화하기 가장 어려운 요소 중 하나이다.
- 조사 방법 및 수량
불연속면의 길이를 10m 이상의 줄자를 사용하여 측정하여 숫자로 기록한다.
- 결과분석
불연속면의 연장성을 표현하는 방법은 [표 12.8]과 같다.

㉣ 거칠기
불연속면의 거친 정도는 불연속면의 거동 시 전단강도에 큰 영향을 미치므로 불연
속면으로 구성된 암반사면의 안전성을 평가하는데 중요한 요소이다.
불연속면의 거칠기는 수 m 정도의 대규모 거칠기(만곡, waviness)와 수 cm 정도
의 소규모 거칠기(요철, unevenness)로 나눌 수 있는데, 대규모 거칠기는 요철 부
분이 전단활동 시 닳아 없어지지 않는 반면 작은 규모 거칠기는 전단활동 시 마모
되기 쉽고 거칠기가 클수록 불연속면의 유효마찰각은 커진다.
- 조사 방법 및 수량
전문가의 육안관찰로 암반블록 활동이 예측되는 방향의 거칠기를 관찰하여 거칠
기의 등급을 결정한다.
- 결과분석
불연속면의 거칠기 측정 결과는 [표 12.9]와 같이 기재한다.
[표 12.9] 불연속면 거칠기 등급

㉤ 틈새(간극)
틈새는 분리된 인접 불연속벽면간의 수직거리를 의미하며 주로 물, 점토광물, 석
영, 방해석 등으로 채워져 있고 비워져 있는 경우도 있다.
틈새의 충전물 중 모암과의 결합력이 매우 양호하여 암반분리의 의미가 없는 경우
즉, 치밀한 석영맥, 기타 암맥류 등으로 견고하게 충전된 것은 제외된다. 틈새는
불연속면의 이완정도나 사면내의 수압, 투수량 등에 영향을 미칠 수 있다.
- 조사 방법 및 수량
mm단위를 측정할 수 있는 줄자를 사용하여 불연속면의 틈새를 측정한다. 틈새
가 좁을 경우 틈새 게이지(feeler gauge)를 이용하여 측정하여 기록한다.
- 결과분석
측정한 틈새 폭에 따라 [표 12.10]과 같이 분류한다.
[표 12.10] 틈새(간극) 분류 기준

㉥ 충전물
충전물은 불연속면의 인접 벽면간을 채우고 있는 물질에 대한 용어로서 그 성분은
주로 석영(quartz), 녹니석(chlorite), 방해석(calcite), 점토(clay), 이질물
(siltmaterial), 단층점토(fault clay), 단층각력(fault breccia) 등이다.
충전물은 그 발생기원의 다양성으로 인하여 전단강도, 투수도 등과 같은 암반의
물리적 거동에 복잡하게 작용하며 이러한 물리적 거동은 충전물의 광물학적 특성,
충전물의 입도, 함수율과 투수성, 기존의 전단변위 등에 기인한다. 충전물의 함수
율과 투수도 및 전단변위 등에 영향을 미칠 수 있다.
- 조사 방법 및 수량
mm 단위를 측정할 수 있는 자를 이용하여 불연속면의 간극 내에 채워져 있는 물
질의 두께를 측정하고 재료를 기입한다.
- 결과분석
충전물 재료와 두께에 따라서 [표 12.11]과 같이 분류하여 기록한다.
[표 12.11] 충전물 분류 기준

 

㉦ 누수
암반 불연속면을 따르는 투수 문제는 암반의 공학적, 역학적 특성에 지대한
영향을 미치는데 충전물의 함수비 변화에 따른 충전물 강도 변화, 간극수압
증대에 따른 전단강도 및 지반 지지력 약화 등으로 대표될 수 있다.
- 조사 방법 및 수량
사면의 불연속면에서 누수 개소를 조사하여 각 누수상태를 평가한다.
- 결과 분석
불연속면을 따른 누수 상태는 [표 12.12]에 따른다.

[표 12.12] 누수상태 분류 기준

㉧ 블록형상
암반은 절리의 간격 및 방향에 따라 특징적인 형태를 갖고 있다.
절리의 방향이 직각이고 등간격이면 정육면체의 형태를 가지고, 두 방향의 절
리 간격은 넓고 한 방향이 좁으면 판상의 형태를 보인다.
절리가 세 방향 이상으로 발달하면, 절리의 방향은 일반적으로 직각이 아니며
이러한 경우에는 쐐기형 또는 다면체의 형태를 보인다.
- 조사 방법 및 수량
육안조사로 사면을 구성하고 있는 암반의 개략적인 블록 형상을 기록한다.
- 결과 분석
블록의 형상은 [표 12.13]에 따라 분류하여 기재한다.([그림 12.3] 참조)

[표 12.13] 블록형상 분류 기준

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