지진 여파 - 지반 액상화 현상 (液状化 現象)

지진여파 - 지반 액상화 현상에 대해 알아보니...

액상화 현상 (液状化 現象)

 

요약

퇴적층이나 모래흙으로 형성된 지역에 지진과 같은 진동으로 물이 유입되어 액체와 같은 성질을 띠게 되는 현상.

흙을 구성하는 입자간의 응력이 물의 유입으로 감소되어 저항력을 잃으며 나타난다.

지진이나 건설 시의 인공적인 진동으로 발생한다.

중국 탕산 지역, 미국 샌프란시스코, 일본 도후쿠 및 도쿄 일대 등 퇴적층을 기반으로 하는 주요 지역에서 발생했다.

한국에서는 2017년 11월 포항 지진 때 대규모로 관측되었다.

개요

토적층이나 모래흙에 물이 유입된 후

, 진동에 의해 흙의 응력(應力, 외부의 힘이 물체에 작용할 때 이에 대응하는 저항력)이 감소하여

모래와 물이 섞이면서 액체와 같은 상태로 변화하는 현상.

사질의 지반으로 형성된 토지에서 지진에 의해 발생하는 경우가 많다.

  지진 영향 액상화 현장 조사
경북 포항시 칠포리 일대에서 한국지질자원연구원 관계자가 지진 영향으로 나타난 액상화 현상의 현장조사를 하고 있다.
    

원리

흙에 외부의 힘이 가해졌을 때 이에 저항하는 힘을 응력이라고 하며,

흙을 구성하는 입자간의 응력을 '유효응력'이라고 한다.

유효응력이 큰 경우, 하중에 견디는 힘이 크기 때문에 강한 지반이라고 하고,

작은 경우 하중에 견디는 힘이 약하기 때문에 약한 지반이라고 한다.

액상화 현상은 투수계수(透水係數, 물이 흙을 통과하는 정도)가 크거나

포화된 상태의 사질지반(砂質地盤, 대부분 모래로 이루어진 흙)에서 주로 일어나는데,

흙에 물이 스며들어 포화 상태에 이른 후,

진동을 받아 흙을 구성하고 있는 입자 사이의 응력이 감소하여 저항력을 잃게 되는 현상을 말한다.

응력이 수압과 같아질 때, 저항력이 없어지며 지지력이 상실되어 액체와 같은 성질을 띠게 된다.
 

원인

토양의 액상화 현상은 주로 지진 발생시

지진파의 S파(S波, 2차파라고도 하며, 넓은 지역으로 전달되는 횡파이다)에 의해

영향을 받는 사질지반에서 발생한다.

이밖에도 발파나 착암 등 특정한 건설 기법의 영향으로 발생하기도 한다.

건설 현장에서는 토양의 입자 구조를 변화시켜서 보다 용이한 작업을 하기 위한 목적으로

진동 발생기를 이용하여 액상화 현상을 유도하기도 한다.
 

결과

토양이나 지반에 액상화 현상이 나타나면,

액상화된 토양보다 비중이 높은 건물이나 구조물은 연약해진 지반 밑으로 가라앉거나 기울어지며,

상대적으로 비중이 낮은 배관이나 맨홀 등의 구조물은 토양 위쪽으로 밀려서 올라오게 된다.
 

주요 사례

지진으로 인한 액상화 현상은 퇴적층에 기반을 둔 도시나 주거지역에서 특히 큰 피해를 일으켜 왔다.

1906년 미국 샌프란시스코 지역의 대지진 당시 매립된 습지에 건설된 도시지역의 액상화 현상으로 많은 구조물이 붕괴되었다.

1964년의 미국 알라스카 지진 때에는 앵커리지 교외 지역 사질지반의 액상화 현상으로 75채의 가옥과 공공시설이 파괴되었다.

 

1976년 7월 28일 중국 허베이 성 탕산시 부근에서는 진도 7.5 규모로 발생한 탕산 지진의 영향으로

2,400km2에 이르는 지역에 액상화 현상이 나타나 가옥 7,000여 채가 붕괴되었으며,

1985년 멕시코 지진에서는 수백 km 떨어진 멕시코시티에서 액상화 현상이 일어났는데,

멕시코 시티는 호수의 퇴적층 위에 건설된 도시였다.

2011년 3월 일본 도호쿠 대지진 당시, 도호쿠 인근에서만 9,680여 지점에서 액상화 현상이 발생하여,

도로가 가라앉고 맨홀은 상대적으로 치솟는 등의 현상이 발견되었으며,

도쿄 만을 따라 형성된 매립지 지역에서만 8,700채의 가옥이 피해를 입었다.

 

2017년 11월 15일 한국 포항 지역에서 발생한 진도 5.4의 지진과

이후 이어진 여진의 영향으로 진앙 주변 지역의 논밭에서

흙탕물과 모래가 솟아오르는 액상화 현상이 100여 곳에서 발견되었다.

포항 인근은 1000만년 전까지 해저에 있던 지역으로, 지반에는 퇴적층이 200m 두께로 형성되어 있다.

출처 : 다음백과