[합격방법] 지하안전평가 - 제5장 지하수 변화에 의한 영향 검토

[합격방법] 지하안전평가 - 제5장 지하수 변화에 의한 영향 검토

 

 

지하수 수리특성 분석

 

기존자료 분석 작성방향

국가지하수정보체계, 국가수자원관리 종합정보시스템 등 기존 자료를 활용하여 지하수 변동량, 강우량 등 지하수 수리특성을 분석하여 수록함

 

조사개요
국가지하수정보체계, 국가수자원관리 종합정보시스템 등 기존자료 조사개요에 대하여 수록함
- 기존자료는 국가지하수정보센터에서 지하수 이용, 조사, 관측 자료 등의 효율적 관리를 위해 제공하는 자료인 지하수정보체계와 국가수자원관리 종합정보시스템에서 하천의 수위변동과 강수량 정보 등의 효율적 활용을 위해 제공하는 자료인 수자원정보체계 등을 이용하여 조사함

 

지하수정보체계
지하수정보체계(http://www.gims.go.kr)에서 제공하는 자료는 다음과 같으며, 지하수정보체계를 이용하여 대상지역의 지하수특성을 분석하여 수록함

 

관측망을 활용한 지하수위 변동량은 인근 국가관측망 1개소, 보조관측망 3개소의 1년 이상의 변동량을 분석하며, 이때, 보조관측망의 경우 계측 미실시, 계측오류 및 양수 등 인위적인 요인에 따라 신뢰할 수 없는 관측자료가 다수 있으므로 평가자의 판단하에 관측자료를 활용하여 적용하여야함.

 

대상지역의 지하수 변동량은 산정시 국가관측망은 환경부와 수자원공사에서 매년 발간하는 지하수관측연보를 활용하여 관측망의 변동량을 확인하여야 함

 

수자원정보체계
수자원정보체계를 이용하여 조사한 사업구간에 대한 하천의 수위변동과 강수량 정보 등을 수록함
- 수자원정보체계는 국가수자원관리 종합정보시스템에서 하천의 수위변동과 강수량 정보 등의 효율적 활용을 위해 제공하는 자료로써 대상사업 구간과 인접한 구간의 수위변화량과 강수량 정보 등을 검토하기 위한 자료로 활용함

 

특히, 강수량 및 기상자료 이외에 대상지역에 대한 침수실적을 확인하여 홍수 발생 여부를 확인하고 침수실적이 다수인 구간은 강우에 대한 별도의 대책을 수립할 수 있도록 하여야 함

 

 

현장 지하수 조사 작성방향

지반조사를 통해 확인된 대상지역 지하수위 분포, 지층별 투수특성 등을 수록함

 

지하수위 분포
사업구간의 현 지하수위 분포 현황에 대해 기술하되 사업구간의 지하수위를 확인하기 위해 시추조사시 24시간, 48시간, 72시간 후의 시추공 지하수위를 측정하고 측정결과를 수록함

- 시추공 지하수위는 공내에 잔존하게 되는 작업용수의 영향을 고려하여 시추작업 완료 후 안정된 지하수위를 측정함
측정된 72시간 후의 시추공 지하수위를 초기지하수위로 선정하며, 지하수위는 GL과 EL을 동시에 수록함

지하수시험
현장투수(투수, 수압시험)시험, 지하수 유향·유속시험, 순간충격시험 및 양수시험 등 지하수 관련 시험 결과를 수록하여 지하수 특성을 수록함(소규모 지하안전평가 : 지하수 유향·유속시험, 순간충격시험 및 양수시험 제외)

 

 

설계지하수위 작성방향

대상지역의 강우에 따른 지하수위 상승고 및 인근 관측망의 수위 변화량 등을 종합 검토하여 대상사업의
설계지하수위를 산정하여 수록함

 

강우에 따른 지하수위 상승고 산정

 

강우에 따른 지하수위 상승고 산정방법에 대해 수록함

 

지하수위 상승고는 강우조건 국가기상종합정보(기상청)를 활용하여 과업지역 최근 50년간 최대강우량이 발생한 시점을 기준으로 이후 30이상의 실측 강우량을 적용함

 

예) 서울 기상관측소 강우량 분석결과 1998년 8월 8일에 332.8mm/day로 이 시기를 기점으로 1개월 동안의 강우량을
적용하여 상승고를 산정함

 

 

 

광역지하수 흐름 분석 작성방향

광역지하수 흐름분석에 대한 목적, 방법 및 조건 등을 기술함

평가개요
광역지하수 흐름분석에 대한 목적 및 방법 등 개요를 수록함
광역지하수 흐름 분석에 적용된 프로그램의 개요, 구성모델, 특징 및 주요기능에 대하여 수록함

 

평가조건
광역지하수 흐름 분석시 적용한 조건들에 대해 기술하고 입력창을 복사하여 수록함
① 투수특성값 : 흐름특성인자는 지층별 투수계수가 있으며, 각 지층별 현장투수시험 및 암반수압시험의 결과 값을 반영하여 결정함
② 저류특성값 : 대수층 분류 중 자유면대수층(unconfined aquifer)의 경우, S(저류계수)는 Sy(비산출율)와 같으므로 풍화대 대수층에 대한 저류계수(Sy)와 비저류계수(Ss)는 문헌값으로 적용하되, 양수시험으로부터 구한 S(보정 후)를 현장특성에 맞게 반영함
③ 함양률 :
- 수리지질학적 인자인 지하수 함양은 함양율과 함양량이 있으며, 이는 강우에 의해 물이 포화대에 흡수 또는 침투되어 지하수위 및 지하수량을 증가시키는 비율과 양을 나타냄(지표침투율은 강우시 지표 상태에 따라 지반으로 흡수되는 비율을 뜻함)
- 지하수 함양률의 경우 문헌조사를 통해 10~15%를 적용하나 도심지의 경우 도로 및 구조물에 의해 포장된 경우가 많아 2~5%정도 되므로 함양률 값을 적용함

 

해석모델링
광역지하수 흐름 분석을 위한 해석모델링 영역, 격자 설정 및 경계조건, 대수층 구성 및 적용 투수계수에 대해 수록함
- 해석모델링 영역은 3장 대상지역의 설정시 선정된 산계와 인근 수계 등 뚜렷한 지질학적 경계를 구성하는 반경을 지하수 검토범위로 선정하여 모델링을 수행함
- 격자 설정 및 경계조건은 광역지하수 흐름 분석시 적용한 내용을 기술함
- 대수층 구성 및 적용 투수계수는 모델 구성에서 대수층 설정시 굴착이 진행되는 구간의 수직적 대수층을 모두 고려하기 어려우므로, 합리적인 광역 지하수 흐름분석을 위해 적용한 대수층과 투수계수 입력조건에 대해 기술함
- 지질학적 경계가 뚜렷하지 않은 경우 기존 지반 데이터 베이스 자료에 나타난 시추지하사위 자료를 참조하여 광역지하수 검토범위(경계조건)을 수립할 수 있음

 

설계지하수위가 굴착저면 하부에 위치하는 경우 지하수 변화에 의한 영향검토를 생략할 수 있음

 

 

평가결과 작성방향

정류해석 결과 및 굴착에 따른 광역지하수 흐름 분석 결과를 기술함

 

정류해석
굴착 전 현재상태의 초기 지하수흐름을 확인하기 위해 정류해석을 수행하고 그 결과를 수록함
지하수 유동 모의 시, 일반적으로 현장 내의 모든 복잡한 정보를 반영하기는 어려우므로 현장상황을 단순화하고 또한 초기 지하수위 분포를 정의하기 위해 보정작업을 수행함
지하수 유동 모델링에서 수리전도도, 함양율 및 경계조건은 지하수 유동모델의 결과에 가장 큰 영향을 미치는 인자로, 현장조사결과와 문헌자료를 참고하여 수리전도도를 입력한 후, 함양률과 수리전도도를 변화시켜가면서 정류모사를 반복적으로 수행
현장 지하수위의 모델보정(calibration)은 현장내 측정한 관측정의 지하수위 외에도 현장주변의 광역지하수 흐름의 경향을 정밀하게 반영하기 위하여 지반정보 데이터베이스의 시추조사 지하수위자료나 현장주변에서 구할 수 있는 기시공된 현장의 지반조사 자료의 지하수위를 참조하여 모델 보정에 반영함
최종적으로 현장측정 지하수위와 모델링을 통해 계산된 지하수위의 오차범위가 10%이내를 이룰 때 지하수 유동모의 가 완료된 것으로 판단함

 

부정류해석
사업구간 굴착시 시간에 따른 지하수위 변화를 확인하고 주변영향을 예측하기 위한 부정류 해석을 수행하고 그 결과를 수록함
굴착공사 시, 사업부지는 지하수가 배수되는 공간으로 작용을 하므로, 사업부지에 대해 배수경계(drain boundary)로 설정하고 배수경계조건은 굴착 깊이에 따라 변화하도록 설정함
흙막이벽체는 배수경계 가장 자리를 따라 벽체경계(wall boundary)로 설정하고 굴착 깊이까지 모델링함

부정류 해석 시, 굴착 단계에서 차수공법의 적용 유무에 따른 지하수 유동 변화를 예측하여 굴착 공사시 기초자료로 활용 가능하도록 함
굴착공사 시나리오는 단계별 시공을 모사하며, 굴착심도를 G.L과 E.L로 표기함
부정류 해석을 통해 다음의 내용을 분석 평가함
- 현장에 인접한 지반의 지하수위 변화
- 최종 굴착한 벽체와 바닥 지반의 간극수압 변화
- 굴착현장으로의 지하수 유출량 변화
- 현장굴착으로 인한 지하수위저하와 지하수 유출로 인한 주변 주요 구조물의 지하수 관정과 양수시설의 영향

 

평가결과 분석
정류해석결과와 부정류해석결과를 요약 및 정리하여 결과를 수록함

 

 

침투해석에 의한 지하수 흐름 분석 작성방향

침투해석시 적용한 해석위치, 입력변수 등 해석개요에 대하여 기술함

 

평가개요 및 해석적용 프로그램
침투해석에 대한 평가개요(강우조건, 공사기간, 유출량 산정 등) 및 해석에 적용된 해석프로그램의 개요, 특징 및 해석 주요기능 등을 수록함

 

평가조건
평가 위치 선정 : 침투해석 수행을 위한 대표단면의 위치는 시추위치, 지반조건, 지하수위 조건 및 굴착 계획 등을 종합적으로 고려하여 선정하며, 지반안전성 검토단면과 동일하게 선정함
침하량 산정 방법 : 탄성침하량을 산정하는 이론식 및 경험식 중 적용한 공식을 수록하며, 참고문헌을 부록에 수록함
해석 입력 물성치 : 입력변수를 수록하며, 침투해석 수행시 적용한 입력변수는 화면을 복사하여 수록함
단계별 공사기간 산정 : 시공단계별 굴착량에 따른 굴착기간을 산정하여 적용함

 

 

평가결과 작성방향

침투해석을 통해 확인된 ∙ 지하수위 저하량 및 유출수량 등을 기술하고 지하수 변화에 의한 영향을 분석하여 수록함

 

단계별 지하수 흐름분석 결과
대표단면 현황 및 설계지하수위를 단면에 표시하여 수록함
침투해석시 각 지층의 함수특성곡선(SWCC)은 지층의 특성 반영이 가능한 방법(Data Point Function, Fredlund-Xing Function, Van Genuchten Function, Add-In Function 등)을 선택하여 입력하며, 입력된 함수특성곡선을 평가서에 수록하여 확인이 가능하도록 함
해석시 적용된 입력값은 표로 작성하여 수록하며, 프로그램 입력결과 확인을 위해 화면을 캡쳐하여 수록함
과업구간 위치별 사업 전·후 지하수위 및 지하수위 저하량을 수록하며, 누적지하수위 변화량을 검토하고 필요시 추가적인 보강방안을 제시함
지하수위 변화량은 단계별 굴착에 따른 지하수위 저하량으로 단계별 저하량이 1m를 초과할 경우 일별 해석을 수행하여 최대 1일 수위변화량을 확인함
단계별 해석에 따른 굴착시 지하수 유출수량 및 탄성침하량 산정결과를 수록함

 

유출량 산정
굴착에 따른 유출량 산정은 침투해석을 통해 산정된 단위유출량과 윤변길이를 고려하며, 이때 적용구간은 대표단면 위치와 간격을 고려함
가시설 벽체와 굴착바닥면으로 유출되는 지하수의 총 유출량을 산정하여 공사중 지하수 유출량을 사전에 확인할 수 있도록 함

 

평가결과 분석
대표단면별 지하수위 저하량과 지하수위 저하에 따른 탄성침하량을 산정하여 그 결과를 수록함