[토질 및 기초 기술사] 137회 1교시 기출문제 9번

9. 함몰형 붕괴 메커니즘

- 하부 지반의 공동이나 터널 굴착면의 불안정으로 인해 상부 지층이 연쇄적으로 무너져 내려 지표면까지 급격히 함몰되는 현상으로, 주로 느슨한 사질토나 지하수위가 높은 지반에서 공동 확산 및 지지력 상실에 의해 발생.

1) 공동 형성: 지하수 유출에 의한 토사 세굴이나 관로 파손으로 미세한 공동 발생

2) 이완 영역 확대: 공동 상부의 아칭 효과가 상실되면서 상부 토사가 하부로 탈락

3) 진전 및 천단 붕락: 굴뚝 모양으로 상부 지반이 수직으로 연속 붕괴하며 공동이 지표 방향으로 이동

4) 지표 함몰: 상부 하중을 지지하던 최종 지표층이 전단 파괴되며 순식간에 대규모 함몰 발생

1) 간극수압 변화: 급격한 지하수위 저하로 인한 유효응력 감소 및 하향 침투압 발생

2) 전단강도 상실: 반복적인 하중이나 진동으로 지반의 점착력과 마찰각이 급격히 저하

3) 토사 유출: 흙막이 벽체 결함이나 터널 막장 불안정으로 인한 토사 및 지하수의 동시 유출

1) 사전 조사 강화: GPR 탐사 및 전기비저항 탐사를 통한 지중 공동 조기 발견

2) 차수 및 보강: 굴착 전 강관다단층 그라우팅이나 JSP 공법 등으로 지반의 자립성 및 차수성 확보

3) 실시간 계측: 지중경사계, 지하수위계 및 자동화 지표침하계를 활용하여 이상 변위 징후 포착 시 즉시 보강

- 함몰형 붕괴는 징후 포착 후 붕괴까지의 시간이 매우 짧아 예방이 최우선이다. 기술사는 설계 시 터널 안정성 해석을 정밀히 수행해야 하며, 시공 중에는 막장 관찰을 철저히 하고 지하수 유출량 변화를 실시간 모니터링해야함.