국내 연안 매립지역의 액상화 재해도 작성에 관한 연구 = (A) study on the liquefaction Hazard microzonation at reclaimed ports and harbors in Korea

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 지진발생시 액상화 피해가 예상되는 가덕항, 광양항, 부산지역, 새만금 신항, 아산항, 양산물금지구, 여수공업단지 및 인천 신공항 등 10 곳의 국내 연안 매립지역을 대상 지반으로 선정하여 침하량을 기준으로 하는 액상화 재해도의 작성 방법을 제안하였다.
우선 한반도의 지질특성을 고려하여 진앙 분포지가 밀집된 지역을 대상 지반으로 선정하였으며, 대상 지반에 대한 액상화 평가는 수정 Seed와 Idriss의 방법을 이용하여 장주기의 Hachinohe 지진파와 단주기의 Ofunato 지진파에 대하여 각각 수행하였다. 액상화 평가는 한 지점에서 깊이별로 수행되어 넓은 지역에 대한 전체적인 안정성을 평가하기가 곤란하므로 각 지점의 평가 결과를 대표할 수 있는 지표인 Iwasaki가 제안한 액상화 가능성 지수(Liquefaction Potential Index, LPI)를 산정하였다. 그러나 액상화 가능성에 대한 정성적인 지표인 LPI 값을 이용하여 작성된 액상화 재해도는 공학적인 활용가치가 낮다고 판단되어, 본 연구에서는 액상화 재해도 작성을 위한 정량적인 지표로서 액상화 발생시 예상되는 침하량을 이용하였다. Tokimatsu와 Seed가 제안한 방법에 의거하여 침하량을 산정한 후 LPI 값과 예상침하량의 관계를 살펴본 결과, 전 지역에 대하여 LPI 값과 침하량이 비례하여 그 지역의 LPI 값을 알면 액상화 발생시의 침하량을 예측할 수 있을 뿐만 아니라, 재해의 심각성 정도를 가늠할 수 있는 기준 침하량을 정한다면 이를 액상화 재해도의 기준 지표로 이용할 수 있을 것으로 판단된다.
기준 침하량을 정하기 위하여 우선 심도별 N값을 깊이 10m에서의 정규화된 N_1 값으로 나타내어 이 값을 기준으로 액상화 재해정도를 세 가지 영역으로 나누어 제시하였다. 기준 침하량을 토대로 피해정도를 예측할 수 있는 액상화 재해도를 제안하였다. 제안된 재해도는 대상지반의 위치를 정확하게 표현하기 위하여 1:5000 축척의 수치지도를 Base Map으로 하여 예상 침하량의 등고선 형태로 표현하였다. 또한 침하량의 등고선을 3차원으로 도식화한 후, 이를 수치지도상에 표현하는 3차원 Mapping을 수행하였다. 침하량을 기준으로 하는 재해도를 이용함으로서 기존의 재해도에 비하여 지진에 대한 대상 지역의 지반공학적 정보를 보다 용이하게 획득할 수 있을 것으로 판단된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Liquefaction Hazard Microzonation based on settlements induced by liquefaction for various reclaimed sites at ports and harbors, which have strong possibility of liquefaction, was performed in this study.
Firstly, 10 target areas relevant to local geology and soil characteristics of Korean peninsula were selected and liquefaction potential for Hachinohe and Ofunato seismic waves was assessed by the modified Seed and Idirss method. Then, Liquefaction potential index, LPI, proposed by Iwasaki, representing the liquefaction potential of a site was also assessed in various areas. Settlement by Tokimatsu and Seed's Method was also computed and utilized as a quantitative index for liquefaction hazard maps, then compared with LPI. As a result, it is found that LPI is generally proportional to settlements in all target areas, therefore, LPI obtained in a site enables to predict settlements reasonably. Furthermore, the severity of liquefaction hazard can be defined by settlement criteria as a new standard index for a liquefaction hazard map.
To determine the settlement criteria, N value distribution according to depth based on safety factor due to liquefaction potential through all sites was plotted and normalized N value, N_1 was computed at depth of 10 meters. On the basis of N_1, the severity of liquefaction hazard was classified into 3 areas and at each site, the sum of LPI and settlement were assessed and settlement criteria were proposed.
Consequently, liquefaction hazard maps based on the settlement criteria were proposed as complement to existing hazard maps. On the proposed maps, settlement contours and 3 dimensional overlapped contours were plotted on digitized base maps respectively on a scale of 1:5000. In the application of the proposed maps, geotechnical information refers to seismic hazard can be obtained promptly and effectually.

목차 (Table of Contents)

• 목차
• 차례 = ⅰ
• 그림 차례 = ⅳ
• 표 차례 = ⅵ
• 기호 = ⅶ
• 국문요약 = ⅸ
• 제1장 서론 = 1
• 1.1 연구목적 = 2
• 1.2 연구동향 = 3
• 1.3 연구방법 = 4
• 1.4 연구범위 및 제한사항 = 5
• 제2장 액상화 현상 및 액상화로 인한 재해 = 7
• 2.1 액상화 현상 및 액상화 평가 = 7
• 2.1.1 액상화 현상 = 7
• 2.1.2 액상화에 영향을 주는 여러 인자 = 8
• 2.1.3 액상화 평가 = 9
• 2.2 액상화로 인한 재해 = 11
• 2.2.1 지진시 수평지반의 액상화 실례 = 12
• 2.2.2 액상화에 의한 모래지반의 침하 = 15
• 제3장 지진 재해도와 액상화 재해도 = 20
• 3.1 지진 재해도의 개념 및 종류 = 20
• 3.2 액상화 재해도 작성기법 = 22
• 3.2.1 Todorovska와 Trifunac의 방법 = 23
• 3.2.2 Monge, Chassagneux 및 Mouroux의 방법과 기타의 방법 = 25
• 3.2.3 캘리포니아 주의 액상화 재해도 작성 지침 = 26
• 3.2.4 ISSMGE의 방법 = 27
• 3.3 액상화 재해도 작성의 지표설정 = 29
• 3.3.1 액상화 가능성 지수 = 29
• 3.3.2 액상화에 의한 모래지반의 침하량 = 32
• 3.3.3 침하량 산정의 실례 = 36
• 제4장 액상화 평가결과 및 재해도 작성 지표의 제안 = 38
• 4.1 대상지반 선정 = 38
• 4.1.1 한반도의 지질특성 = 38
• 4.1.2 계기 및 역사지진의 진원 및 진앙지 분포 = 40
• 4.1.3 대상 지반의 위치 및 지층구조 = 41
• 4.2 지진응답해석 = 45
• 4.2.1 지진응답해석의 수행 조건 = 45
• 4.2.2 지진응답해석 결과 = 49
• 4.3 액상화 평가결과 = 52
• 4.4 액상화 가능성 지수(LPI) 및 예상 침하량 산정결과 = 57
• 4.5 재해도 작성의 기준 지표 제안 = 63
• 4.5.1 LPI와 침하량과의 관계 = 63
• 4.5.2 침하량을 기준으로 한 재해 위험도의 영역구분 = 65
• 제5장 액상화 재해도 작성결과 = 74
• 제6장 결론 = 82
• 참고문헌 = 84
• ABSTRACT = 88
• 부록 - 10개의 대상지역별 액상화 평가결과, LPI 및 예상 침하량 = 90