사회 기반 시설 보호 를 위한 석회 공동 분포 특성 파악 과 탐사 및 3 차원 모델링 기법 개발 연구 보고서 
 사회 기반 시설 보호 를 위한 석회 공동 분포 특성 파악 및 3 차원 모델링 기법 개발 
 NDSL 검색 ( 김정환 ) 
 TRKO 201000018820 
 1500000791 
 soluble rocks . hazard . limestone cavities . geophysical survey . sinkhole and cave system . 3 D geo - modeling . 
 The Soluble rocks which are primarily composed of minerals that can be dissolved in acidic water include dolomite , limestone , mar . .. 
 The Soluble rocks which are primarily composed of minerals that can be dissolved in acidic water include dolomite , limestone , marble , rock gypsum and rock salt . These rocks produce distinct and characteristic engineering problems . Because these rocks are soluble , they threaten water storage and water conveyance projects with severe problems involving potential leakage and ground collapse . Foundations and excavations are endangered by the presence of sinkhole - cave systems in the rocks developed from previous solution or , in some cases , actually damaged due to new dissolution of rock constituents . Engineering history shows many construction problems caused by the unique nature of these rocks . 
 The main purposes of this study are i ) development of hazard zonation technique and its assessment , ii ) suggestion of geotechnical survey guidelines including investigation , and geophysical survey , and iii ) 3 D geo - modeling and its visualization for specific sinkhole - cave system . 
 From the detailed engineering geological mapping , areal photographic analysis and laboratory tests , controlling factors of sink hole and limestone cave formation were discussed , and four main hazard factors affecting hazard potential are identified . These factors are as follows : prerequisite hazard factor ( distributions of pre - existing sink holes and cavities ) , geomorpological hazard factors ( slope gradient , vegetation , and drainage pattern etc . ) geological hazard factors ( lithology , fracture patterns and geological structures etc . ) and hydraulic conditions ( hydraulic head , annual fluctuation of ground water table and composition of groundwater ) . From the construction of hazard zonation map along the Jecheon - Maepo area , and vertical cross - sectional hazard zonations of a specific tunnel site , hazard zonation rating systems were suggested . 
 Various surface and sub - surface geophysical survey techniques including electro - resistivity survey , seismic reflection and refraction and refraction survey , IP ( induced polarization ) survey , and high resolution seismic tomography were performed to recognize limestone cavities and analyze the effectiveness of each method . Through these works , physical survey guidelines are proposed . 
 Some computer applications such as sink hole sampling technique using DEM ( digital elevation model ) data , engineering classification of 
 sinkhole - cave system , and discontinuity visualization and analysis programme were also developed during this works . 3 D geo - modeling algorithm was analysed and suggested to design and visualize the sinkhole and cave system . 
 1 ) 석회 공동 시스템 의 형성 요인 분석 과 메카 니즘 규명 
 Ο 시범 지구 에 대한 정밀 지표 지질 조사 및 용식 지형 분포 특성 조사 
 Ο 시범 지구 에 분포 하 는 대표 적 인 용해 성 암석 에 대한 실내 시험 
 Ο 농업용 관정 , . .. 
 Ο 농업용 관정 , 우물 등 을 대상 으로 지하수 와 인근 하천 의 지표수 의 성분 및 특성 분석 
 2 ) 석회 공동 시스템 의 재해 등급 도 작성 및 평가 기준 개발 
 Ο 공동 및 용식 지형 을 형성 요인 연구 
 Ο 재해 도 작성 기법 연구 및 재해 요인 선정 및 가중치 결정 
 Ο 석회암 지대 의 재해 도 작성 평가 기준 개발 
 3 ) 지표 복합 탐사 및 시추공 을 활용 한 석회 공동 탐지 기술 개발 연구 
 Ο 비저항 , 탄성파 ( 굴절법 , 반사법 , 토모 그라피 ) 등 지구 물리탐사 방법 에 따른 공동 반응 특성 연구 
 Ο 시추공 영상 촬영 을 통한 석회 공동 의 범위 및 방향 성 파악 및 방향 성 분석 
 Ο 시추공 을 활용 한 고해상도 공대공 탄성파 토모 그라피 
 Ο 공동 에서 PS 검층 을 통한 시설물 의 안정 성 평가 물성 치 추출 
 4 ) 석회암 천연 공동 예상 지역 의 비파괴 기법 반응 정도 파악 및 조사 지침 개발 
 Ο 토모그래피 를 이용 한 기 인지 공동 의 반응 상태 조사 
 Ο 평창군 미탄면 의 미 확인 석회 공동 에 적용 
 Ο 비파괴 기법 에 의한 반응 정도 및 해상도 분석 과 조사 지침 마련 
 5 ) GIS 기반 의 재해 등급 도 작성 을 위한 DB 시스템 개발 
 Ο 석회암 지대 의 재 해도 와 관련 된 각종 정보 를 GIS 기반 의 DB 로 구축 할 수 있 는 시스템 개발 
 6 ) 석회 공동 의 3 차원 형상 화 와 안정 성 모델 링 
 Ο 석회 공동 의 3 차원 형상 화 기법 및 이 를 고려 한 3 차원 안정 성 해석 모델링 
 7 ) 석회암 지대 재해 사례 분석 및 공동 보강 설계 기법 연구 
 Ο 국내외 석회 지대 재해 및 공동 보강 설계 사례 조사 및 연구 
 Ο 석회 공동 보강 공법 ( 안 ) 제안 
 요 약 문 . .. 5 
 S U M M A R Y . .. 11 
 표 목 차 . .. 18 
 그 림 목 차 . .. 21 
 제 1 장 서 론 . .. 31 
 제 1 절 연구 의 목적 및 필요 성 . .. 31 
 제 2 절 연구 . .. 
 제 2 절 연구 개발 의 내용 및 범위 . .. 33 
 제 2 장 국내외 기술 개발 현황 . .. 35 
 제 1 절 국내 기술 동향 . .. 35 
 제 2 절 국외 기술 동향 . .. 36 
 2 . 1 . 개요 . .. 36 
 2 . 2 . 유럽 지역 . .. 36 
 2 . 3 . 미국 . .. 37 
 2 . 4 . 아시아 지역 . .. 37 
 제 3 절 기술 동향 분석 결론 . .. 38 
 제 3 장 연구 개발 수행 내용 및 결과 . .. 41 
 제 1 절 서 언 . .. 41 
 제 2 절 시범 지역 용식 지형 분포 특성 및 형성 메카 니즘 분석 . .. 43 
 2 . 1 . 시범 지역 의 상세 지질 조사 . .. 43 
 가 . 시범 지역 의 개요 . .. 43 
 나 . 지질 개요 . .. 44 
 다 . 지질 각론 . .. 47 
 2 . 2 . 선형 구조 분석 . .. 53 
 가 . 조사 목적 및 방법 . .. 53 
 나 . 음영 기복 도 분석 결과 . .. 53 
 다 . 선형 구조 분포 특성 분석 . .. 54 
 2 . 3 . 석회암 용해 특성 분석 . .. 56 
 가 . 조사 목적 및 현황 . .. 56 
 나 . 지구 화학 조사 . .. 57 
 다 . 분석 결과 종합 . .. 67 
 2 . 4 . 용식 지형 분포 특성 조사 . .. 68 
 가 . 분석 목적 및 방법 . .. 68 
 나 . 지층 별 분포 특성 . .. 68 
 다 . 용식 지형 의 분포 특성 분석 . .. 71 
 2 . 5 . 석회암 지대 의 지하수 시료 채취 및 수리 화학 적 분석 . .. 79 
 가 . 개요 . .. 79 
 나 . 분석 결과 . .. 81 
 제 3 절 석회암 지역 의 재해 방지 시스템 . .. 87 
 3 . 1 . 석회암 지역 재해 등급 도 작성 . .. 87 
 가 . 선행 연구 . .. 87 
 나 . 석회 공동 시스템 의 형성 및 발달 에 기여 하 는 요소 들 . .. 91 
 다 . Decision tree method . .. 94 
 라 . 시범 지역 의 재해 등급 도 작성 . .. 95 
 마 . 구조물 에 적용 된 상세 재해 등급 도 . .. 102 
 3 . 2 . 석회 공동 시스템 의 공학 적 분류 . .. 110 
 가 . Karst 지형 발달 단계 별 공학 적 분류 . .. 110 
 나 . 석회 공동 시스템 의 공학 적 분류 . .. 113 
 다 . 공동 시스템 의 공학 적 분류 프로그램 개발 . .. 115 
 제 4 절 지표 복합 탐사 를 통한 석회 공동 탐지기 법 . .. 117 
 4 . 1 . 서론 . .. 117 
 가 . 석회암 지대 의 지하 구조 연구 의 중요 성 . .. 117 
 나 . 연구개 요 . .. 119 
 4 . 2 . 석회암 지대 철도 터널 의 공동 파악 을 위한 복합 물리탐사 . .. 120 
 가 . 연구 의 개요 . .. 120 
 나 . 전기 비저항 탐사 ( 다이폴 수평 탐사 ) . .. 124 
 다 . 탄성파 굴절법 토모 그라피 . .. 137 
 라 . 부 유식 P - S 검층 . .. 145 
 마 . 시추공 영상 촬영 ( OBI : Optical Borehole Image ) . .. 156 
 바 . 공대공 탄성파 토모 그라피 탐사 . .. 180 
 사 . 공동 의 성인 추정 . .. 191 
 아 . 복합 물리탐사 의 결과 . .. 199 
 자 . 공동 의 추정 분포 . .. 202 
 제 5 절 석회 공동 예상 지역 에서 의 물리탐사 . .. 205 
 5 . 1 . 전기 비저항 탐사 . .. 205 
 가 . 개요 . .. 205 
 나 . 탐사 방법 및 원리 . .. 206 
 다 . 미탄면 고 마루 에서 의 전기 비저항 탐사 . .. 210 
 라 . 매포읍 에서 의 전기 비저항 탐사 . .. 215 
 5 . 2 . 반사법 탐사 . .. 219 
 가 . 개요 . .. 219 
 나 . 탐사 개요 및 원리 . .. 219 
 다 . 고마 루 , 매포읍 에서 의 반사법 탐사 . .. 226 
 5 . 3 결론 . .. 236 
 제 6 절 석회암 지대 의 GIS - DB 시스템 . .. 237 
 6 . 1 GIS 와 원격탐사 를 이용 한 석회암 지역 조사 . .. 237 
 가 . 연구개 요 . .. 237 
 나 . 연구 결과 . .. 243 
 6 . 2 . 재해 등급 도 작성 을 위한 GIS - DB 시스템 . .. 262 
 가 . 개요 . .. 262 
 나 . 연구 개발 결과 . .. 265 
 제 7 절 석회 공동 의 3 차원 형상 화 와 영향 성 모델 링 . .. 275 
 7 . 1 . 석회 공동 시스템 의 3 차원 형상 화 기법 의 연구 . .. 275 
 가 . 분석 대상 . .. 275 
 나 . 3 차원 지질 모델링 기법 연구 ( Lynx Modelling System ) . .. 276 
 다 . 석회 공동 탐사 결과 를 이용 한 3 차원 형상 화 기법 연구 ( Slicer dicer ) . .. 294 
 7 . 2 . 석회 공동 의 파괴 및 구조물 영향 모델 링 . .. 296 
 가 . 연구개 요 . .. 296 
 나 . 해석 결과 . .. 304 
 7 . 3 . 석회 공동 시스템 의 지하수 모델 링 . .. 358 
 가 . 연구개 요 . .. 358 
 나 . 연구 결과 . .. 365 
 제 8 절 석회암 지반 재해 사례 분석 및 보강 공법 제안 . .. 377 
 8 . 1 . 석회암 지반 재해 사례 분석 . .. 377 
 가 . 연구 목적 및 방법 . .. 377 
 나 . 국내 사례 . .. 378 
 다 . 국외 사례 . .. 396 
 라 . 분석 및 토의 . .. 407 
 8 . 2 . 석회암 지대 공동 의 보강 설계 . .. 411 
 가 . 보강 설계 를 위한 석회 지대 의 조사 . .. 411 
 나 . 석회 공동 침하 예측 기법 의 적용 . .. 413 
 다 . 석회 공동 보강 공법 의 선정 . .. 414 
 8 . 3 . 석회 지대 공동 보강 공법 의 제안 . .. 416 
 가 . 국부 보강 법 ( 선택 적 지보 공법 ) . .. 419 
 나 . 충전 법 . .. 435 
 제 4 장 연구 개발 목표 달성 도 및 대외 기여 도 . .. 445 
 제 1 절 연구 개발 목표 달성 도 . .. 445 
 제 2 절 대외 기여 도 . .. 447 
 제 5 장 연구 개발 결과 의 활용 계획 . .. 448 
 제 6 장 . 참고 문헌 . .. 451 
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