수치해석을 이용한 강우에 따른 지하수위 상승이 지반 안정성에 미치는 영향 분석

초록

기후변화로 인한 국지성 집중강우의 증가로 지반 붕괴 사례가 빈번히 발생하고 있다. 이 때 강우에 따른 지하수위 상승은 지반 안정성에 영향을 미치는 주요 요인이다. 본 연구에서는 실제 지반 붕괴 사례를 대상으로 강우에 따른 지하수위 상승과 지반 안정성 간의 상관관계를 정량적으로 분석하였다. 분석을 위해 현장에 설치된 지하수위계의 계측 데이터를 활용하였다. 지반이 안정된 2024년의 데이터를 기반으로 역해석을 수행하여 지반 투수계수를 산정하였다. 수치해석은 상용 지반해석 프로그램인 Plaxis-2D를 활용하였다. 역해석 결과 각 단면의 지하수위에 대한 수치해석값과 계측값 간의 평균 오차율은 0.19%로 나타났다. 이를 통해 산정된 투수계수가 붕괴 시점의 지하수위 분석에 적용 가능하다고 판단하였다. 이에 따라 붕괴 시점에 대한 지하수위 상승을 분석하기 위해 수치해석을 수행하였다. 수치해석 결과 역해석 기간(2024년) 중 최대 일일 강우량은 붕괴 시점(2023년)의 일일 강우량보다 높았지만, 3일간 누적 강우량은 붕괴 시점이 더 높음을 확인하였다. 이로 인해 붕괴 시점의 평균 지하수위 상승폭이 0.88m로, 역해석에 사용된 최대 강우 일자의 평균 상승폭인 0.49m보다 높게 나타났다. 따라서 본 연구를 통해 단일 강우강도보다 누적 강우량이 지하수위 상승에 더 크게 작용하며, 급격한 지하수위 상승이 지반 안정성 저하를 유발할 수 있음을 확인하였다.

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