산악 터널 입구 구간에서 산사태-잔해류의 충격력 및 동적 진화에 관한 실험 연구

교통망이 계속 개선됨에 따라 더 많은 터널이 건설되고 있다. 일부 산악 지역의 복잡한 지형 및 지질 조건은 도로 및 철도 터널이 지질학적으로 민감한 구역을 통과해야 함을 의미하며, 이 구역은 운영 중 터널 입구에서 산사태-잔해류가 발생하기 쉽다. 본 연구는 실제 공학 사례를 바탕으로 축척 모델 시험과 수치 시뮬레이션을 결합하여 산악 지역 터널 입구에서 산사태-잔해류의 최대 충격력과 동적 거동을 조사하였다. 주요 결과는 다음과 같다. (1) 실험실 모델 시험을 통해 입자 분급, 수로 경사도, 공급량이 충격력에 미치는 영향을 정량적으로 분석하였으며, 입자 분급이 가장 중요한 요인으로 확인되었다. (2) 시험을 통해 얻은 산사태-잔해류 입자의 물리적·역학적 특성과 크기 분포를 바탕으로 3차원 물리 모델을 개발하여 산사태-잔해류의 발생에서 소멸까지 전 과정을 시뮬레이션하였고, 충격 시 유속 및 유심의 변화를 규명하였다. (3) 잔해류는 동에서 서로 축적되며 터널 입구에서 약 12m의 최대 깊이에 도달하여 상당한 위협이 된다. 충격 과정은 초기 가속(0~6초), 완만한 가속(6~13초), 감속 및 축적 중단(13~23초)의 세 단계로 나눌 수 있다. 입자 크기가 잔해류 충격 거동에 크게 영향을 미치므로 입자 크기 구성에 따라 분류하고 대책을 설계하는 계층적 보호 시스템 도입을 권고한다.