굴착 공사시, 사면의 경사각(사면구배)이 사면붕괴에 미치는 영향
1. 굴착공사시 사면 경사의 중요성
굴착 공사에서 사면의 경사각은 사면의 안정성에 매우 중요한 역할을 합니다. 경사각이 너무 가파르면 지형 내부의 안정성을 유지하는 것이 어려워질 뿐만 아니라, 압력이 집중되어 사면 붕괴의 위험이 크게 증가합니다. 경사각이 너무 완만하면 구조물의 안정성에 문제가 발생할 수 있습니다.
또한, 토양의 종류, 지하수의 수위, 강수량 등도 사면 안정성에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 물이 침투하면 지반 내부의 응력 분포가 변하게 되고, 지하수가 침투하면 사면 내부에서 마찰이 줄어듭니다. 이러한 상황이 발생하면 사면 안정성이 더욱 떨어지게 됩니다.
따라서 굴착 공사에서는 사면의 경사각과 관련하여 안정성 분석을 철저히 수행하고, 안정적인 경사각을 유지하는 것이 중요합니다. 이를 위해서는 안전한 공사 방법과 굴착 기술을 활용하여 굴착 작업을 수행하고, 지형 조건 및 지질 조건에 대한 이해가 필요합니다. 또한, 굴착 작업 중 사면 안정성을 주시하면서 작업을 수행하는 것이 안전한 공사를 위해서 매우 중요합니다.
2. 굴착면의 기울기 기준 (산안법)
굴착면의 기울기 기준은 지난 2021년에 산업안전보건기준에 관한 규칙에서 개정이 있었습니다.
산안법과 건축법에서 적용되는 경사각의 기준이 서로 상이하였기 때문으로, 암반사면의 경사가 좀 더 강하게 규제되는 쪽으로 변경되었습니다.
그러나, 몇년이 지난 지금까지도 일부 토목 설계사에서는 기존 규정을 적용하여 설계하는 경우가 많습니다. 현장 점검시 종종 이런 설계도면을 보면 참 답답합니다. 기술만 잘 아는것이 아니라 법에 대해서도 잘 알고 있어야 해당 분야 전문가라고 할 수 있지 않을까요.
3. 과경사로 인한 사면붕괴의 메커니즘
사면 경사각을 준수하지 않아 붕괴가 발생하는 공학적인 메커니즘은 다음과 같습니다.
경사각이 너무 가파른 경우, 지면의 수직 저항력과 수평 저항력이 서로 다른 방향으로 작용하게 되어 지반이 움직이며 붕괴가 발생합니다. 지면의 수직 저항력은 지면 내부의 마찰력과 지반의 강도에 의해 결정되며, 지면의 수평 저항력은 지면 내부의 마찰력과 지면의 경사각에 의해 결정됩니다.
경사각이 너무 가파를 경우, 지면 내부의 마찰력은 작용하는 방향이 수직 방향이 아닌 수평 방향으로 작용하게 되어 지면의 수직 저항력보다는 작아지게 됩니다. 이러한 상황에서는, 수평 방향으로 작용하는 지면의 수평 저항력이 더욱 강해져 지면이 움직이기 쉬워지고, 붕괴가 발생할 가능성이 높아집니다. 또한, 지면 내부에서 발생하는 응력도 크게 되어 지반의 강도가 감소할 수 있습니다. 이로 인해 지반 내부의 균열이 발생하게 되며, 균열이 발생하면 더욱 더 붕괴가 발생하기 쉬워집니다.
4. 굴착시 사면붕괴 사고 사례
사면 붕괴는 지반 안정성 문제로 인해 많은 사고가 발생하고 있습니다.
이는 안전한 굴착 작업을 위해 적절한 사면 경사각 및 지반 조사와 같은 안전 대책이 필요함을 보여줍니다. 최근에는 굴착 현장에서 지속적인 안전 관리와 모니터링이 중요한 역할을 하고 있으며, 이에 따라 다양한 안전 대책과 기술적인 개선이 이루어지고 있습니다. 따라서, 안전한 굴착을 위해서는 안전 관리에 대한 교육과 함께 전문적인 엔지니어링 지식과 기술적인 노하우가 필요하며, 지속적인 노력과 개선이 필요합니다.
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