표제지
제출문
요약
목차
1. 서론 21
1-1. 연구의 목적 21
1-2. 연구의 범위 및 추진체계 22
2. 국토 지질공학정보 주제도 구성요소 개발 24
2-1. 지질공학정보 구성요소 도출을 위한 설문조사 24
2-1-1. 설문지 구성 및 내용 24
2-2. 설문조사 결과 25
2-2-1. 응답자의 인적사항 25
2-2-2. 현재 사용중인 지질자료 27
2-2-3. 필요한 지질자료 31
2-2-4. 자료유통 및 제공방식 33
2-2-5. 3차원 지하지리정보 구축사업에 대한 필요여부 34
2-3. 요약 및 정리 34
2-4. 지질공학정보 구성요소 도출 및 제안 35
3. 지질공학정보시스템 설계 및 구축방법 개발 38
3-1. GIS 데이터모델 기술현황 38
3-2. 해외선진국의 지질GIS 표준화 현황 39
3-3. 지질공학시스템의 설계방법 개발 41
3-4. 3D 지질공학시스템의 구축방법 개발 42
4. 지질공학정보 주제도를 기반으로 한 지질 및 지반위험지역 분석방법 개발 44
4-1. 지질공학정보 주제도 구축의 해외사례 44
4-1-1. 일본 44
4-1-2. 영국 49
4-1-3. 홍콩 53
4-2. 지질공학정보 분석을 통한 지질 및 지반위험지역 분석방법 54
4-2-1. 지질공학정보 주제도별 조사 및 자료분석 방법 54
4-2-2. 지질 및 지반위험지역 분석방법 65
5. 시범연구지역(충주-문경 간) 지질공학정보 주제도 작성 및 DB 구축 69
5-1. 암석분포도 70
5-1-1. 흑운모 편마암 72
5-1-2. 변성사질암 73
5-1-3. 돌로마이트질석회암 74
5-1-4. 규암 75
5-1-5. 결정질석회암 76
5-1-6. 천매암류 76
5-1-7. 각섬암 78
5-1-8. 함력천매암 79
5-1-9. 석회암류 80
5-1-10. 사암, 셰일 및 무연탄 82
5-1-11. 사암 84
5-1-12. 셰일, 사암 84
5-1-13. 역암 86
5-1-14. 엽리상화강암 86
5-1-15. 화강암류 87
5-1-16. 유문암 88
5-1-17. 염기성암맥 89
5-1-18. 산성암맥 89
5-1-19. 테일러스 90
5-1-20. 충적층 91
5-1-21. 지질구조 91
5-2. 산사태 예측도 93
5-2-1. 산사태예측도 작성지역 93
5-3. 토층분포도 103
5-3-1. 토층분포도 작성방법 103
5-3-2. 시범연구지역 토층분포 및 토층별 특성 104
5-3-3. 토층분포도 작성 결과 107
5-4. 산성배수도 109
5-4-1. 연구지역 산성배수 발생개연성 평가 109
5-5. 지화화학도〈지질공학정보 데이터 해석방법의 체계화 : 지구화학지도〉 119
5-5-1. 서론 119
5-5-2. 시료 채취 및 분석 120
5-5-3. 주원소 및 미량원소 분포 및 해석 120
5-5-4. 지구화학지도 해석 시 주의사항 125
5-6. 지질공학도 GIS DB 구축 127
5-6-1. GIS DB 구축 개요 127
5-6-2. 지질도 분석 128
5-6-3. 지질공학도의 GIS 개념 정의 및 구축 과정 130
5-6-4. 지질공학도의 GIS DB 구축 131
6. 시범연구지역 지질 및 지반위험지역 분석·선정 136
6-1. 천매암의 지반위험요소 136
6-2. 석회암에서의 지반위험요소 139
6-3. 셰일 및 사암대에서의 지반위험요소 141
6-4. 화강암에서의 지반위험요소 143
6-5. 단층 및 파쇄대에서의 지반위험요소 144
6-6. 시범지역의 3차원 암반분포와 위험요소 분석 147
6-6-1. 충주지역 3차원암반분포 147
6-6-2. 문경지역 3차원암반분포 148
7. 지질공학정보시스템과 지반정보포털의 연계방안 도출 150
7-1. 지반정보포털 시스템의 데이터 분석 150
7-2. 지질공학 데이터 분석 152
7-3. 포털 시스템과의 연계방안 도출 156
7-4. 국토지하정보 통합 DB시스템 제안 158
8. 결론 및 향후 수행 사항 160
참고문헌 162
첨부 : 시범지역(충주-문경 간) 지질공학도 인쇄도면 167
표 1.1) 연구개발 추진 체계 23
표 4.1) Regolith의 분류 58
표 4.2) 산성배수 발생개연성 평가단계 및 방법 60
표 5.1) 조사자들이 설정한 옥천층군의 층서 및 지질대비표 74
표 5.2) 천매암 및 운모편암의 물리적 특성 78
표 5.3) 연구지역의 주요지질 및 산성배수 발생개연성 109
표 5.4) 암석시료 채취위치 및 유형 111
표 5.5) 연구지역 암석시료의 산발생능력 평가결과 118
표 6.1) 이질암의 변성 특성 137
표 7.1) 지질도 암석단위에 대한 도메인 153
표 7.2) 단계별 3차원 국토지질공학정보 구축 전략 156
그림 2.1) 설문지 작성(안) 25
그림 2.2) 소속기관별 응답자 현황 26
그림 2.3) 직급별 응답자 현황 27
그림 2.4) 주요업무별 응답자 현황 27
그림 2.5) 지질자료 이용여부 28
그림 2.6) 지질자료별 이용현황 28
그림 2.7) 지질자료 이용 시 활용항목 현황 30
그림 2.8) 지질자료를 활용하는 단계 30
그림 2.9) 지질자료의 입수경로 31
그림 2.10) 추가로 필요한 지질자료 31
그림 2.11) 추가로 필요한 지질자료의 활용단계 32
그림 2.12) 추가로 제공되는 자료의 형태 32
그림 2.13) 추가로 제공되는 자료의 유통방식 33
그림 2.14) 지질자료 포털사이트 구축시 이용의사 33
그림 2.15) 3차원 지하지리정보 구축사업의 필요성 34
그림 3.1) 온톨로지로의 진화 39
그림 3.2) 지질공학시스템 설계방법 41
그림 3.3) 3D 토목지질 GIS 구축방법 43
그림 4.1) 국도건설사무소의 재해방지지질도(예 : Iwaki 국도건설사무소) 44
그림 4.2) 일본지질조사소의 Land condition map 45
그림 4.3) 일본토목연구소가 발간하는 상세공학지질도 46
그림 4.4) 일본토목연구소가 발간하는 상세공학지질도 중 토층심도분포 46
그림 4.5) 일본토목연구소의 상세공학지질도 중 낙석발생위험율 분포도 47
그림 4.6) 일본토목연구소의 상세공학지질도 중 붕괴발생률 분포도 47
그림 4.7) 항만공사 수행을 위해 작성한 삿포로 인근의 지반지질도 48
그림 4.8) 삿포로 인근의 지표하 1m 심도 지반지질도 48
그림 4.9) 삿포로 인근의 지표하 3m 심도 지반지질도 49
그림 4.10) 삿포로 인근의 지표하 20m 심도 지반지질도 49
그림 4.11) 3차원 지질공학정보모델 구성 및 응용과정 흐름도 50
그림 4.12) GSI3D 프로그램의 작업 흐름도 51
그림 4.13) Thames Gateway 지역 지질공학정보 구축 주제도 예시 52
그림 4.14) Thames Gateway 지역 3차원 지질정보 및 지질공학 모델 52
그림 4.15) 홍콩의 사면유지관리시스템(SMS) 53
그림 4.16) 산사태 예측도 작성과정 57
그림 4.17) 토층분포도(regolith map)작성 흐름도 59
그림 4.18) (a) : 현장노두의 자류철석 (b) : 코어시료의 황철석 61
그림 4.19) (a) : 하천 주변 암석의 적갈색 착색 (b) : 암석표면의 적갈색 및 백색 침전물 61
그림 4.20) (a) : 리트머스 시험지를 이용한 산성배수 확인 (b) : 황화광물과 과산화수소의 반응 62
그림 4.21) 확률론적 방법을 이용한 지반위험도 해석 개념 67
그림 4.22) 지질 및 지반정보의 통합, 관리, 해석흐름 68
그림 5.1) 수도권에서 충주-문경을 거쳐 동대구까지 연결하는 중부내륙철도 계획노선도 69
그림 5.2) 충주-문경 간 조사구역의 색인도 70
그림 5.3) 충주-문경 간 토목지질도인 암석분포도 71
그림 5.4) 편마상 구조를 가지는 흑운모편마암의 노두 사진 72
그림 5.5) 세립질 사암의 변성물임이 인지되는 변성사질암 노두 사진 73
그림 5.6) 백색 내지 유백색을 띠며 치밀한 조직을 가는 돌로마이트질석회암 노두 사진 75
그림 5.7) 백색 내지 유백색을 띠는 규암 노두 사진 75
그림 5.8) 흑색천매암과 석회규산연암이 교호하는 노두 사진 76
그림 5.9) 암갈색천매암에서 사변에서 붕괴가 일어난 노두 사진 77
그림 5.10) 각섬석 입자가 크고 장석 등이 중립질에 가까우며 등립질 조직을 가지는 각섬암 78
그림 5.11) 신장된 역을 가지며 천매암질의 기질을 가진 함력천매암의 노두사진 79
그림 5.12) 함역천매암 내에 발달하는 파랑벽계 80
그림 5.13) 둥그레한 부드러운 풍화면을 가지는 석회암 노두 사진 81
그림 5.14) 1cm 미만의 박층리 구조를 가지는 석회암 노두 사진 81
그림 5.15) 석회암 내에 발달하는 횡와습곡 82
그림 5.16) 탄층을 협재하며 사암과 셰일로 구성된 지층의 노두사진 83
그림 5.17) 유백색을 띠며 조립질사암으로 사층리를 가지는 노두사진 84
그림 5.18) 셰일 및 사암의 노두 전경 85
그림 5.19) 셰일 및 사암의 노두사진 85
그림 5.20) 산수동 역암의 노두사진 86
그림 5.21) 일반적인 화강암 보다 검은색을 띠며 엽리조직을 발달시키는 엽리상화강암의 노두사진 87
그림 5.22) 충주시를 중심으로 분포하는 흑운모화강암의 노두 사진 88
그림 5.23) 유동구조가 발달하는 유문암의 노두사진 88
그림 5.24) 모암을 관입하고 있는 염기성암맥 89
그림 5.25) 문경시 대상리에 분포하는 화강반암의 노두 90
그림 5.26) 문경시 성주산 동측 기슭의 테일러스 90
그림 5.27) 충주와 점촌을 잇는 옥천계 분포지역의 지질단면도 91
그림 5.28) 영월과 단양-문경일대의 스러스트 및 각종 단층 92
그림 5.29) 진남교 부근 문경대단층과 중생대 퇴적암과의 접촉관계를 보이는 지질단면도 93
그림 5.30) 산사태 예측도 작성 지역의 지형도 95
그림 5.31) 대상지역의 해발고도 분포도 96
그림 5.32) 대상지역의 해발고도 분포 97
그림 5.33) 대상지역의 사면경사 분포도 98
그림 5.34) 대상지역의 사면의 경사방향 분포도 99
그림 5.35) 대상지역의 사면경사 분포 100
그림 5.36) 사면 경사방향별 분포비율 101
그림 5.37) 대상지역의 산사태 발생 예측도 102
그림 5.38) 산사태 발생확률별 분포면적비율 103
그림 5.39) 화강암 분포지에 나타나는 노두 및 암편 105
그림 5.40) 암편함유 붕적층 105
그림 5.41) 석회암내 차별풍화에 의한 불규칙적 풍화심도 106
그림 5.42) 흑운모 편마암 지역에 발달하는 붕적층 107
그림 5.43) 시범연구지역 토층분포도 108
그림 5.44) 봉명 폐석탄광산 산성배수 처리시설 114
그림 5.45) 석탄폐석 적치지역 하부 인도의 산성배수 유출흔적 115
그림 5.46) 점촌터널(중부내륙고속도로) 내부 산성배수 유출 115
그림 5.47) 문경시 방향 3번국도 교각하부의 산성배수 유출흔적 116
그림 5.48) 고방산통 지질내 무연탄층 협재(시료 M-2) 116
그림 5.49) 단산층 지질내 무연탄층 협재(시료 M-9) 117
그림 5.50) 연구지역 시료의 산발생능력 평가결과 117
그림 5.51) 연구 지역(문경 일대) 지질도 120
그림 5.52) 연구지역 pH 지구화학지도 121
그림 5.53) 연구지역 Al 지구화학지도 122
그림 5.54) 연구지역 Ca 지구화학지도 123
그림 5.55) 연구지역 Fe 지구화학지도 124
그림 5.56) 연구지역 Zn 지구화학지도 125
그림 5.57) 지질도의 시공간 도메인 추출 129
그림 5.58) 토목지질도의 최상위 도메인 및 연관관계 129
그림 5.59) 토목지질도의 범위 및 주요 DB 속성정보들 130
그림 5.60) 토목지질 2D GIS DB 구축 과정 131
그림 5.61) 암석분포도 GIS 구축 132
그림 5.62) 암석단위의 토목지질도 GIS 구축 132
그림 5.63) 지질구조도 GIS DB 구축 133
그림 5.64) 산사태예측도 GIS DB 133
그림 5.65) 토층분포도 GIS DB 134
그림 5.66) 산성배수도 GIS DB 135
그림 5.67) 지화학도 GIS DB-pH 135
그림 6.1) 이질 변성암의 노두 및 박편 사진 138
그림 6.2) 천매암 내에 발달하는 엽리면과 엽리면을 따라 붕괴가 발달하는 노두 사진 139
그림 6.3) 석회암의 신선한 암반에서 관찰되는 석회 공동 140
그림 6.4) 석회암 동굴 크기에 따른 대표적인 분류 140
그림 6.5) 사암과 셰일 호층대에서 층리면과 셰일층에서 붕괴가 일어나고 있는 노두 사진 142
그림 6.6) 사암과 셰일의 호층대의 풍화된 표면(a) 및 셰일의 fissility(b) 142
그림 6.7) 화강암 내에 흔히 발달하는 저각의 경사를 가지는 판상절리(sheeting joint)의 노두사진 143
그림 6.8) 화강암 표면의 불규칙적인 풍화양상 144
그림 6.9) 암반 내에서 관찰되는 단층대(a) 및 단층대의 명칭(b) 146
그림 6.10) 단층이 터널의 안정성에 미치는 영향 147
그림 6.11) 충주지역의 지형표고 및 암석의 분포도와 지하의 암석 분포도 147
그림 6.12) 중부철도 계획노선을 중심으로 종방향의 3개 지질단면을 이용한 펜스다이아그램 148
그림 6.13) 문경지역의 지형표고 및 암석의 분포도와 지하의 암석 분포도 149
그림 6.14) 중부철도 계획노선을 중심으로 종방향의 3개 지질단면을 이용한 펜스다이아그램 149
그림 7.1) 포털시스템의 지층 구분 및 3D지반정보 표현 150
그림 7.2) 포털시스템의 지층 구분 및 3D지반정보 표현 151
그림 7.3) 포털시스템과의 연계 157
그림 7.4) 국토지하정보 통합DB 시스템 158
그림 8.1) 국토지하정보 통합 시스템을 통해 3차원 지질지반정보 구축3차원 지질 지반정보 구축 및 U-국토 사이버 인프라 통합관리 161