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목차
제1장 서론 11
제1절 연구개발의 필요성 11
제2절 연구개발의 목표 및 내용 14
1. 연구개발의 목표 14
2. 연구내용 및 범위 14
제2장 국내·외 기술개발 현황 15
제1절 국외 기술개발 현황 15
제2절 국내 기술개발 현황 16
제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 18
제1절 토석류 차단시설 구조안정 설계 방안 18
1. 토석류 차단시설 설계 절차 18
2. 토석류 차단시설 설계 방안 20
3. 불투과형 차단시설의 구조 24
4. 토석류 발생시의 설계외력의 설계 37
5. 토석류 유체력 측정 실험 분석 38
제2절 이상기후를 고려한 도로시설물 설계 방안(I) 45
1. 기상변화에 대한 조사 및 도로계획 46
2. 도로 비탈면 설계 및 안전대책 56
3. 도로 토공설계 방안 60
4. 도로배수시설 분단위 강우강도 적용 방안 63
5. 도로 노면배수 체계 개선 방안 72
제3절 도로 피해를 방지하기 위한 토석류 차단시설 설계방안 78
제1장 총칙 78
제2장 토석류 차단시설 도로적용 방안 79
제3장 토석류 차단시설 설계 81
제4장 연구개발목표 달성도 및 관련분야의 기여도 93
제5장 연구개발결과의 활용계획 94
제1절 연구성과 94
제2절 활용계획 94
1. 연구결과의 활용방안 94
2. 기대성과 95
제6장 참고문헌 96
〈표 1.1.1〉 주요태풍의 피해 규모 13
〈표 2.1.1〉 토석류 관련 설계기준 변화 17
〈표 3.1.1〉 불투과형 차단시설의 설계외력(국토기술정책총합연구소, 2007) 25
〈표 3.1.2〉 여유고 29
〈표 3.1.3〉 계상구배별의 설계수심에 대한 여유고 비의 최대치 29
〈표 3.1.4〉 천단폭 31
〈표 3.2.1〉 노선계획에 필요한 기상조사 46
〈표 3.2.2〉 비탈면 보호공 59
〈표 3.2.3〉 쌓기비탈면 다짐 방법 61
〈표 3.2.4〉 암버력 쌓기 문제점 및 처리방안 61
〈표 3.2.5〉 암버력 쌓기 방법 62
〈표 3.2.6〉 골재입경과 필터조건 및 필터입도분포 62
〈표 3.2.7〉 속초지역 확률강우량 64
〈표 3.2.8〉 한국 확률강우량도 작성에 의한 강우강도공식의 지역상수 66
〈표 3.2.9〉 대상 관측소 현황 68
〈표 3.2.10〉 분단위 강우강도(추풍령) 70
〈표 3.2.11〉 추풍령 지점의 분단위 강우강도 산정 예 71
〈그림 1.1.1〉 이상홍수의 정의 개념도 12
〈그림 1.1.2〉 산사태 및 토석류에 의한 재해 사망자 13
〈그림 3.1.1〉 토석류 차단시설 설치 절차 19
〈그림 3.1.2〉 토석류 차단시설 설계 절차 20
〈그림 3.1.3〉 도로인접 토석류 차단시설 형식 21
〈그림 3.1.4〉 불투과형 월류부의 설계외력(H<15m, 상단 : 토석류시, 하단 : 홍수시)(국토기술정책총합연구소, 2007) 26
〈그림 3.1.5〉 여수로 28
〈그림 3.1.6〉 통수단면(토석류·유목대책설계기술지침해설, 2007) 30
〈그림 3.1.7〉 시설물 측면도와 부위명칭 31
〈그림 3.1.8〉 하류의 경사 32
〈그림 3.1.9〉 불투과형 사방원제방 비월류부의 설계외력도(토석류·유목대책설계기술지침해설, 2007) 33
〈그림 3.1.10〉 수부의 단면 35
〈그림 3.1.11〉 수부와 본체의 경계면 및 설계외력과 그 작용점(토석류·유목대책설계기술지침해설, 2007) 35
〈그림 3.1.12〉 토석류 충격력 측정 장치도 38
〈그림 3.1.13〉 토석류 충격력 측정 실물 사진 39
〈그림 3.1.14〉 실험재료 39
〈그림 3.1.15〉 실험재료의 입도분포곡선 40
〈그림 3.1.16〉 자갈의 가속도 실험 결과 41
〈그림 3.1.17〉 모래의 가속도 실험 결과 42
〈그림 3.1.18〉 모래자갈의 가속도 실험 결과 43
〈그림 3.1.19〉 물의 가속도 실험 결과 44
〈그림 3.2.1〉 단층에 의한 붕괴 유발 48
〈그림 3.2.2〉 단층에 의한 붕괴 유발 49
〈그림 3.2.3〉 단층에 의한 붕괴 유발 49
〈그림 3.2.4〉 안개지역 50
〈그림 3.2.5〉 안개주의 표지시설 적용 : 시정거리에 따라 주행속도 제한 51
〈그림 3.2.6〉 도로의 시인성을 높이기 위한 안전시설물 51
〈그림 3.2.7〉 도로적설 52
〈그림 3.2.8〉 RWIS 시스템 53
〈그림 3.2.9〉 갱구부, 대절토부 낙석피해 예방을 위한 피암터널 설치전경 54
〈그림 3.2.10〉 고도에 따른 풍속 분포 55
〈그림 3.2.11〉 바람이 모아지는 계곡에서의 풍속 분포 55
〈그림 3.2.12〉 속초지역 I.D.F 곡선 63
〈그림 3.2.13〉 분단위 강우강도 회귀분석 70
〈그림 3.2.14〉 쌓기부 다이크와 길어깨구간의 노면배수 통수면적 73
〈그림 3.2.15〉 길어깨 구간에서 발생한 노면수를 종방향으로 배제하는 도수로 73
〈그림 3.2.16〉 L형 측구와 길어깨구간의 노면 배수 통수면적 74
〈그림 3.2.17〉 길어깨구간에서 발생한 노면수를 종방향으로 배제하는 집수정 74
〈그림 3.2.18〉 기존의 집수정방식의 점배수 개념 75
〈그림 3.2.19〉 선배수 개념의 노면수의 유출형태 75
〈그림 3.2.20〉 선배수 구조물의 제안 76
〈그림 3.2.21〉 배수시설 사례 77
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I. 제목
이상기후에 대비한 시설기준 강화-이상홍수대비 수공구조물 설계기준 개선-토석류 대비 도로시설물 설계기준 개선 연구-
II. 연구개발의 목적 및 필요성
이상기후로 인하여 집중호우가 빈번하게 발생하여 매년 수십명에서 수백명의 인명피해와 수천억원의 재산피해가 발생하고 있다. 1984년 태풍 '준'(8월31일-9월4일)은 사망 189명, 실종 150명, 재산피해 2,502억원, 1987년 태풍 '셀마'(7월15일-16일)는 사망 345명에 5,965억원, 1999년 '올가'(8월2일-4일)는 1조 855억원의 피해가 발생하였다. 또한, 2002년 태풍 '루사'로 인하여 재산피해가 약 5조 4,000억원 발생하였고, 도로 및 철도 등 주요시설물 피해는 12,377개소에서 약 2조 8,600억원으로 약 전체 피해액의 53%에 달했다. 2003년 태풍 '매미'에 의한 재산피해는 약 4조 2,000억원으로 나타났다. 2006년 7월 태풍 '에위니아'로 인한 재산 피해는 약 1조 4,000억원으로, 도로 127개소, 하천 65개소 등의 주요 시설물이 유실 또는 침수 피해를 입었다. 95년부터 2006년까지의 태풍과 호우, 폭설, 폭풍 등으로 입은 피해의 평균을 살펴보면, 전체 17조 3,322억원으로 연평균 1조 9,000억원으로 나타났다.
따라서, 이상기후에 의한 집중호우 발생시 주요 시설물의 피해를 최소화하여야 하며 특히, 도로의 피해 원인은 토석류 등에 의한 피해가 많으므로 도로시설물의 설계기준 및 지침 등의 개선 방안이 필요하다.
본 연구의 목표는 이상기후에 의한 집중호우 발생시 도로의 피해를 최소화 하기 위한 방안으로, 토석류(debris flow)에 의한 피해가 많으므로 이를 대비한 도로시설물 설계기준 개선 방안을 제시하는데 있다.
III. 연구개발의 내용 및 범위
본 연구의 최종목표를 달성하기 위한 연구개발 내용 및 범위는 다음과 같다.
첫째, 유송잡물 및 토석류에 의한 도로 시설물 피해 원인 조사하고, 유송잡물 및 토석류를 고려한 국내·외 설계기준을 조사·분석한다.
둘째, 토석류의 도로 피해 유형 및 규모 분석과 토석류에 의한 도로 노체 피해저감 방안과 도로배수시설 설계를 위한 토사퇴적 용량 산정 설계 프로그램 개발한다.
셋째, 토석류 차단 시설물 설계 방안과 도로 적용 설계 지침을 개발한다.
넷째, 토석류를 고려 도로시설물 설계 시스템 개발을 개발하여 이상기후에 의한 도로시설물 강화 설계 토대를 마련하고, 이를 바탕으로 도로설계기준과 관련 설계 지침 개선 방안을 제시한다.
IV. 연구개발결과
4차년도의 연구개발내용은 토석류에 의한 도로피해를 최소화 하기위하여 토석류 차단시설물 구조안정 설계법 개발(I)과 이상기후를 대비한 도로설계 기준 개선 방안을 제시하는 것으로 주요 연구결과는 다음과 같다.
○ 토석류 차단시설물 구조안정 설계 방안
토석류 차단시설의 구조안정 설계법은 토석류 차단시설물의 종류 중 불투과형 차단시설물에 대한 안정 설계법을 제시하였다. 특히, 설계외력을 산출하는 데 있어 토석류 유체력에 의한 충격력에 대한 설계방법과 실내실험을 통한 충격력을 실시하였다.
○ 토석류 차단시설물 도로적용 설계 지침 개발(I)
계곡부를 통과하는 도로인접 지역에 토석류 차단시설을 설치할 때 적용할 수 있도록 앞서 제시한 토석류 차단시설 구조설계법을 기본으로 설계 절차, 구조안정설계, 수리설계 방안을 제시하였다.
○ 이상기후에 대비한 도로시설 설계 방안
이상기후에 의한 집중호우시 도로재해를 저감하기위한 도로배수시설 설계(안), 토석류에 의한 도로피해 방지를 위한 피암터널, 안개 및 바람을 고려한 도로안전시설, 비탈면 보호설계 등 도로설계기준 개선(안)을 제시하였다.
V 연구개발결과의 활용계획
4차년도의 연구결과의 주요 활용 계획은 다음과 같다.
○ 토석류 차단시설물 구조안정 설계방안
토석류 차단시설은 계곡에 설치 또는 도로인접지역에 설치되며, 토석류 흐름 충격하중에 견디어야 하므로 구조안정 설계법은 토석류 차단시설물 도로적용 설계 지침에 활용
산악지형의 도로 피해의 주원인은 토석류로, 계곡부 통과 도로가 토석류에 의한 피해를 저감하기 위한 토석류 차단시설물 설계 지침에 활용
이상기후시 발생한 집중호우시 도로재해를 저감하기위한 도로설계 방안을 제시하여 도로설계기준 개선(안)으로 활용
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원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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