1. 지반 함몰의 원인

1.1 자연적원인

용해작용 (Karstification): 특정 지질학적 조건 하에서 지하수가 석회석 같은 용해성 암석을 녹여 지하 동굴이나 공간을 형성하고, 이 지하 공간이 무너질 때 지표면이 함몰
지하수의 과도한 추출: 지하수를 과도하게 추출함으로써 지하의 지지력이 약해지고, 이로 인해 지표면이 내려앉음
자연적 지하 동굴의 붕괴: 지하에 형성된 동굴이 자연적인 원인으로 붕괴되어 지표면이 함몰.

1.2. 인위적원인

광산 활동: 지하 광물 자원의 채굴로 인해 지하 공간이 형성되고, 이 공간이 무너져 내림으로써 지표면이 함몰
도시 개발: 대규모 건설 프로젝트나 지하 터널, 지하철 공사 등으로 인한 지하 구조물의 불안정이나 공동 형성
물 관리 시설의 파손: 하수도, 상수도 파이프의 파손이나 누수로 인해 지하에서 물이 씻겨나가면서 지반을 약화시키고, 함몰을 유발

2. 침하형태에 따른 비교

트러프형 침하는 주로 지하 자원의 추출이나 지하수의 과도한 추출로 인해 발생합니다. 이 유형의 침하는 넓은 지역에 걸쳐 점진적으로 발생하며, 지표면이 일정하게 내려앉는 형태를 보입니다. 이로 인해 인프라에 장기적인 영향을 미칠 수 있으며, 간혹 인장균열이 발생하여 인근 건축물이나 도로에 손상을 줄 수 있습니다.

함몰형 침하는 지하의 공동이 붕괴하면서 갑작스럽게 발생하는 형태로, 용해성 암석이 많은 지역에서 흔히 발생합니다. 이 유형의 침하는 크기와 깊이가 매우 다양하며, 지표면에 큰 구멍을 형성합니다. 함몰형 침하는 즉각적인 위험을 초래할 수 있으며, 특히 인구 밀집 지역에서는 큰 피해를 일으킬 수 있습니다.

3. 피해발생 시 조사방법

3.1 지표면 조사 (Surface Surveying)

• 기술: 전통적인 측량 기술과 GPS 기반 측량 방법을 포함합니다.
• 목적: 지표면의 변위와 변형을 정밀하게 측정하여 침하의 규모와 분포를 파악합니다.
• 적용: 넓은 지역에서의 점진적인 침하 감시, 트러프형 침하의 모니터링에 적합.

3.2 지하 탐사 (Subsurface Exploration)

• 기술: 시추, 코어 샘플링, 지표 투과 레이더 (GPR), 전기 비저항 탐사 등을 포함합니다.
• 목적: 지하 구조와 암석의 종류, 지하수 수준 등을 파악하여 침하 원인을 조사합니다.
• 적용: 함몰형 침하의 원인 분석, 침하 위험 지역의 선정에 유용.

3.3 원격 감지 (Remote Sensing)

• 기술: 위성 이미지, 항공 사진, 레이더 간섭측량(InSAR) 등을 활용합니다.
• 목적: 대규모 지역의 지표면 변화를 신속하게 감지하고 분석합니다.
• 적용: 넓은 지역의 침하 추세 분석, 지속적인 변화 모니터링에 효과적.

3.4 지반 침투 및 하중 테스트 (Penetration and Load Testing)

• 기술: 표준 침투 시험(SPT), 콘 침투 시험(CPT) 등이 포함됩니다.
• 목적: 지반의 지지력과 밀도를 평가하여 침하 가능성을 예측합니다.
• 적용: 건설 사업 초기 단계에서 지반 조건 평가, 새로운 개발 지역의 안정성 평가에 사용.

3.5 수치 모델링 (Numerical Modeling)

• 기술: 지반의 물리적, 화학적 성질을 기반으로 한 컴퓨터 시뮬레이션을 포함합니다.
• 목적: 침하 메커니즘의 이해와 미래의 침하 예측에 도움을 줍니다.
• 적용: 침하 원인 분석, 대책 설계, 침하 예방 및 관리 전략 수립에 유용.

4. 방지대책

4.1 트러프형 침하

1) 채굴방식 개선

갱도 주변 지반의 안정성을 확보하는 채굴 방식 도입

갱도 단면적 최소화, 채굴 공간 유지 최적화

2) 지반 보강

시멘트 밀크 그라우팅: 침하된 지반에 시멘트 밀크 주입하여 지반 강화

지오그리드 보강: 지반 내부에 지오그리드 설치하여 지반 안정성 확보

3)표면 처리

침하된 지표면을 다시 다져 놓거나 포장하여 평탄하게 유지

침하 지속 시, 지속적인 표면 처리 필요

4.2 함몰형 침하

1) 채굴 공간 안정 확보

충분한 지지 시설 설치

갱도 주변 지반 강화

2) 붕괴 위험 지역 감시

지표면 변위, 균열 발생 등 붕괴 전조 지속적으로 관찰

침하계, 균열계 등 측정 장비 설치

3) 위험 지역 대피 및 구조물 보호

붕괴 위험이 높은 지역 주민 대피

중요 구조물 보호 조치 시행