토 공 ❙ 77

토 공

32

토 공

토석류 피해예방을 위한 설계가이드라인 수립 설계처-2019

(2015.07.20)

1 검 토 배 경

□ 집중호우 시 산지부와 인접한 고속도로에서 토석류 피해 지속 발생

※ 최근3년간 토석류 발생현황 : 본선통제 7회, 복구비 81억 (붙임1)

□ 토석류 대책공법에 대한 세부 설계절차 및 기준 제시 필요

o ‘산지부 도로설계기준’에는 토석류 설계에 대한 개략적인 내용만 기술

o 토석류 대책시설에 대한 관계기관 협의 세부절차 부재

※ 토석류(土石流, debris flow) (사방사업법 제2조)

: 산지 또는 계곡에서 토석 나무 등이 물과 섞여 빠른 속도로 유출되는 것

2 추 진 경 위

□ 2005. 12 : 건설공사 비탈면 설계기준 [건설교통부]

o 토석류 발생 가능구간에 대한 조사 필요성만 규정

□ 2007. 11 : 산지부 도로설계기준 개선 [설계처]

o 토석류조사방법, 대책적용구간선정기준, 차단시설종류, 관계기관협의등제시

□ 2010. 5 : 토석류 관리방안 [도로처]

o 토석류 대책 적용구간 및 대책공법 선정기준 제시

□ 2010. 6 : 토석류 위험평가 및 위험등급화 지침(안) [도교원]

o 토석류 가능구간 선정기준 제시 (위험등급판정표, 6등급으로 평가)

□ 2014. 7 : 산사태 피해 예방 중장기 계획(안) [도로처]

o 설계 시 부터 토석류 피해예방을 위해 유관기관 협업 추진

78 ❙ 토 공

3 현재 설계절차

□ 산지부 도로설계기준(2007.11)

o 토석류 설계에 대한 개략적인 절차 및 내용만 수록됨

구 분 주 요 내 용

토 석 류

조 사

o지형조사 : 1/5,000 지형도 이용 (유역면적, 길이, 경사 등)

o현장조사 : 토사 퇴적상태, 암크기 분포상태 조사

o도로조사 : 배수규격, 도로와 계곡사이 공간 등

대책적용

구 간

o지질조건 : 얕은 파괴 예상구간 (표토층 두께 2.0m 미만),

계곡부 내에 토사, 자갈, 암석이 많이 쌓인 구간

o지형조건 : 배수유역(0.05~1㎢), 계곡부 평균경사 20°이상,

과거 토석류 발생흔적(기록)이 있는 구간 등

o강우기준 : 시강우량 30㎜, 일강우량 100㎜이상 발생가능구간

대책공법

선정및설계

o선정과정 : 설치장소 특성파악→설치가능 시설의 대안설정

→최적대안 선정→설계 및 시공

o차단시설 : 유송잡물 종류 및 크기에 따라 차단시설 종류 제시

관계기관

협 의

o도로부지 밖에 대규모 방지지설이 필요할 것으로 판단 시

관련기관과 협의 시행하도록 명시

4 현실태 및 문제점

□ 토석류 관련 설계 시 구체적 절차 및 기준 부족

o 토석류 발생 가능구간 판정방법 기관별 다르게 제시

o 구체적인 대책공법 선정 및 상세 설계절차 부재

o 도로부지 외(外) 대책공법 설계 시 주요절차 부재

☞ 일반사항 및 단편적 내용만 서술되어 실제 설계적용 곤란

토 공 ❙ 79

토 공

□ 토석류 발생 가능구간 판정방법 미흡

o ‘토석류 위험평가 및 위험등급화 지침(안)(도로교통연구원)’과 정부

기관(산림청, 국민안전처)의 판정기준을 혼용하여 적용

구 분 당진-천안 대구순환 함양-창녕 남이-천안 성서-지천

설계준공 2013 2013 2014 2014 2014

적용기준

우리공사

산 림 청

국민안전처

국민안전처

우리공사

산 림 청

국민안전처

우리공사

산 림 청

국민안전처

국민안전처

사면안정성

분석프로그램 활 용 활 용 활 용 활 용 미활용

※ ‘토석류 위험평가 및 위험등급화 지침(안) (도로교통기술원, 2010)’은 토석류 위험

평가관련 다양한 영향 요소 미반영 등의 사유로 설계심의 보류됨

o 기관별 판정 결과가 다른 경우, 토석류 발생 가능구간 적용에 혼란

□ 대책공법 선정 및 설계 시 세부기준 부재

o 대책공법 선정 및 설계 세부기준 부재로 전문업체 의존하여 설계

o 토석류 규모, 대책시설 위치ㆍ형식 등 적정성 확인 곤란

□ 토석류 대책시설 관계기관 협의 미흡

o 근원적 대책시설 설계보다는 도로구역 내(內) 위주의 소극적 설계 시행

※ 실시설계 시 도로구역 외(外) 대책시설 설계사례 없음

o 설계 시 관계기관과 협업토록 되어 있으나, 세부절차 부재로 미시행

토석류 피해예방을 위해 설계가이드라인 마련 필요

◈토석류 관련 조사절차 및 상세조사 범위 제시

◈토석류 피해 발생 가능구간 선정기준 명확화

◈토석류 규모, 대책시설 위치 및 형식 산정 구체화

◈토석류 대책시설 관계기관 협의절차 마련

80 ❙ 토 공

5 토석류 설계 추진방안

1. 토석류 조사 (붙임#2)

◈토석류 발생 가능구간 판정기준에 적합한 상세조사 항목 제시

기 존 개 선

개략적인 조사 시행

(지형조사, 현장조사, 도로조사) 개략조사 외 ‘상세조사’ 시행

o 기초자료 수집 : 배수유역도, 토석류 발생 이력, 산사태 위험지도 등

o 상세조사구역선정 : 유역면적 5만㎡ 이상, 경사 15°이상 등

o 상 세 조 사 : 계곡현황, 배수시설, 지반조사 등

2. 토석류 발생 가능구간 선정 (붙임#3)

◈기관별 특성을 반영하기 위해 단계별 다중평가 후 선정

기 존 개 선

기관별 판정기준을 활용하나

설계자에 따라 다르게 적용

단계별 다중평가 시행

o [1단계] 토석류 가능구간 위험평가 및 등급화 지침(안) 적용

- 위험등급(S,A,B등급) : 발생 가능구간 선정

- 안전등급(C,D,E등급) : 2단계 검토

o [2단계] 국민안전처(①) 및 산림청(②) 평가기준 적용

- 모두(①,②) 위험등급 : 발생 가능구간 선정

- 모두(①,②) 안전등급 : 발생 가능구간 제외

- ①, ② 결과가 다른 경우 : 3단계 검토

o [3단계] 사면 안정성 분석 프로그램 적용

- 위험등급 : 발생 가능구간 선정

- 안전등급 : 발생 가능구간 제외

토 공 ❙ 81

토 공

3. 토석류 대책시설 설계

◈토석류 규모 산정, 대책시설 위치 및 형식결정, 설계방법 구체화

기 존 개 선

토석류 차단시설 선정과정,

종류 등 개략적 내용만 수록

토석류 규모산정, 대책시설

결정 및 설계 방법 구체화

o 설계절차 : 토석류 규모 산정 → 대책시설 결정 → 대책시설 설계

o 주요내용

1) 토석류 규모 산정 (붙임#4)

- 지형학적 조사를 통해 토석류 규모(유출토석량,) 산정

2) 대책시설 결정 (붙임#5)

- 대책시설 필요유무 우선 검토 : 퇴적공간 확보, 배수시설 규모 확대

- 대책공법 개략 선정방법(붙임#6)을 이용하여 대책시설 위치 및 형식(안) 선정

※ 도로구역 내(內) 설치 불가 시 도로구역 외(外) 대책시설 적용 검토

- 관련전문가(산림청 등) 합동조사를 통해 대책시설 위치 및 형식 결정

3) 대책시설 설계

- 시설물 규모 결정을 위한 토석류 설계인자 산정

※ 설계인자 : 첨두토석유량, 평균유속, 흐름수심, 충격력 등

- 토석류 설계인자를 반영하여 대책시설 설계

※ 일반보고서에 토석류 관련 대책시설(도로구역 외(外) 시설 포함) 수록

4. 토석류 관련 관계기관 협의

◈토석류 대책시설 관련 사업단계별 협의절차 제시

기 존 개 선

도로구역 외(外) 대책시설 반영 시 협의

※ 설계 시 관계기관 합동조사 사례 없음

설계 및 공사단계 협의절차 제시

82 ❙ 토 공

[ 설계단계 ]

o 관계기관 합동조사 요청 (→산림청)

o 토석류 관련 내ㆍ외부 전문가 합동조사

- 합동조사팀 구성

ㆍ내 부 : 설계처, 도로교통연구원, 재난안전처(필요 시)

ㆍ외 부 : 산림청 구성 (지방자치단체, 지방산림청, 사방협회 등)

* 도로변 산사태 공동 예방ㆍ대응 관계관 회의(5차, 2014.7.8) 결과 반영

o 토석류 대책시설 위치 및 형식 결정 (합동조사 결과 반영)

- 사업시행주체 결정 : 도로구역 내(內) 설계반영

도로구역 외(外) 산림청(지자체) 시행

o 사전재해영향성 검토 협의 (→국토교통부→국민안전처)

- 토석류 대책공법(도로구역 외(外) 시설 포함) 등 검토서 심의 요청

o 사전재해영향성 검토 협의결과 알림 및 준수요청 (→산림청)

- 도로구역 외(外) 대책시설 고속도로 건설기간 내 설치 요청

[ 건설단계 ]

o 토석류 발생 가능구간 및 대책시설 재검토 (현장여건 반영)

- (필요 시) 대책시설 관련 관계기관 합동 재조사 시행

o 도로구역 외(外) 대책시설 설치 요청 (→산림청)

- 예산반영 등을 고려하여 고속도로 준공 2~3년 전 요청

6 적 용 방 안

□ 현재 설계중인 노선 : 본 방침 적용

o ‘내ㆍ외부 전문가 합동조사’는 설계 공정율을 고려하여 판단

□ 공사중인 노선 : 주관부서 판단 후 적용

토 공 ❙ 83

토 공

붙임2 토석류 조사절차 및 내용

기초자료 수집

o 도로로 향하는 계곡부를 포함하는 유역과 계곡 특성 조사

o 1:5,000 지형도를 이용하여 유역면적, 계곡길이, 유역 평균경사,

도로인접부 지형경사, 유역내 경사도 분석 등을 조사

o 과거 토석류 발생 이력 등의 자료 수집

o 산사태 위험지도 1, 2등급 분류 조사지역

상세 조사

구역 선정

o 과거 토사유출이 있는 계곡부와 그 주변

o 강우시 우수가 모이는 오목한 지형

o 계곡부 경사가 15° 이상

o 유역면적이 50,000 ~ 100,000㎡ 이상

o 계곡부에 퇴적물이 존재하는 경우

상세조사

o 계곡현황 조사

- 계곡 : 폭, 경사, 종단형상, 횡단형상, 지천의 합류, 기반암

- 토사 : 평균두께, 구성물질, 전석비율, 지표수 상태

- 집수유역 : 토사두께, 구성물질, 자갈크기, 붕괴이력, Talus

※계곡 연장에 따라 3~6개소로 구분하여 현장조사 실시

o 배수시설 조사

- 설치예정 배수시설규격, 퇴적공간, 고저차, 이격거리, 계곡폭

o 지반조사 (기존 지반조사 자료를 활용하되, 필요시 추가 수행)

- 투수계수, 함수비, 비중, 단위중량, 간극비, 간극률

o 현장특징 조사

- 수목 전도, 계곡부 측면 세굴 등 특이사항 조사

토석류 상세조사 (예시)

유역 평면도

o 계곡부 조사는 상류, 중류, 하류 3곳을 기본적으로 조사

o 기본적인 위치 이외에 계곡이 합류하는 지점 및 급변하는 곳 등 추가 조사

※ 계곡연장에 따라 3~6개소로 구분하여 조사 시행

☐ 계곡현황 조사

 

구 분 ① 위치 ② 위치 ③ 위치 ④ 위치 ⑤ 위치

전 경

계

상

형

상

폭(m) 3.0∼3.5 2.5∼3.0 2.0~2.5 2.5∼3.0 2.0~2.5

두께(m) 1.0 1.2 1.1 1.3 1.0

경사(°) 5.0∼10.0 15.0∼25.0 20.0∼30.0 20.0∼30.0 20.0∼30.0

종단형상 철형 철형 계단+철형 계단형 계단+철형

횡단형상 하강형 상승형 상승형 복합형 상승형

지천의

합류

없음 있음 없음 없음 없음

기반암 역암 역암 역암 역암 역암

토 공 ❙ 85

토 공

구 분 ① 위치 ② 위치 ③ 위치 ④ 위치 ⑤ 위치

전 경

퇴

적

토

사

평균두께

(cm)

20~30 30~50 10~20 20~30 10~20

구성물질 모래 모래 모래/자갈 모래/자갈 모래/자갈

자갈비율

(%)

10% 20% 40% 20% 15%

지표수

상태

건조 건조 습윤 습윤 습윤

좌

우

기

슭

토사두께

(m)

1~2 1~2 1m내외 1~2 1m내외

구성물질 모래 모래 모래/자갈 모래/자갈 모래/자갈

자갈크기

(cm)

2~5 2~5 5~10 2~5 2~5

붕괴이력 무 무 유 무 무

Talus 무 무 유 무 무

☐ 배수시설 조사

구 분 배수시설 조사 비고

조사항목 배수시설규격 퇴적공간(m3) 고저차(m) 이격거리(m) 계곡폭(m)

조사결과

수로 BOX

2.5m×2.5m

2,646 14.7 90.0 12.0 예정

☐ 지반조사 ※ 기존 지반조사 자료 활용 (필요시 추가 지반조사 시행)

투수계수

(cm/sec)

함수비

(%)

비중 건조단위중량

(kN/㎥)

간극비 간극률

(%)

비고

3.45×10-4 13.3 2.66 14.23 0.83 45.36

※토석류 발생 가능구간 주변 시추공을 활용하여 토사층 두께 검토

86 ❙ 토 공

☐ 계곡의 특성

하부 전경 토사 붕괴 테일러스 분포

계단식의 농경지가 위치함

붕적층의 깊이가 깊고,

붕괴가 진행되어 있음

계곡 경사를 따라 테일러스

분포

관측자 주요의견

1) 소규모 붕괴이력이 관찰됨

2) 계곡 상부에 소규모 Talus 분포

3) 일부 계곡 기슭에서 소규모로 토사가 유실된 흔적 관찰

4) 지표수는 확인되지 않으며, 계곡부 좌우로는 소나무, 잡목 등의 식생이 형성되어

있음

5) 나무와 잔가지들이 뒤엉켜 있음

6) 토사층은 주로 실트질 모래, 자갈, 호박돌로 구성되어 있으며, 역암이 기반암으로 분포

토 공 ❙ 87

토 공

붙임3 토석류 발생 가능구간 선정

□ 선정방법 : 기관별 특성을 반영하기 위해 단계별 다중평가 후 선정

□ 기관별 판정기준

도로공사 (S~E등급) 국민안전처 (A~E등급) 산림청 (1~4등급)

토석류가능구간 위험평가

및 등급화 지침(안)

급경사지 재해위험도 판정

점수표로 평가

산사태 위험 판정기준표

및 인자별 점수표로 평가

S A B C D E E D C B A 1 2 3 4

※ 사전재해영향성검토 협의 ※ 도로구역 외(外) 설치를

위한 현장 합동조사

※음영( )구간 : 토석류 관련 위험등급 (발생 가능성 높은 구간)

음영 외 구간 : 토석류 관련 안전등급 (발생 가능성 낮은 구간)

□ 단계별 다중평가 절차

토석류 미발생 구간

도로공사

판정기준

①국민안전처

②산 림 청

사면 안정성

분석 프로그램

토석류 발생가능 구간

안전등급

위험등급

①,②모두 위험등급 ①,②모두 안전등급

①,②등급이

다른 경우

위험등급 안전등급

1단계

2단계

3단계

88 ❙ 토 공

(도로공사) 토석류 가능구간 위험평가 및 등급화 지침(안)

☐ 위험평가 방법

항목구분

배점기준

배점구간 구간별 배점

재해

점수

(20점)

토석류

발생가능여부

(10점)

① 유역평균

지형경사

(단위: °)

- 35°이상 5

- 30°이상～35°미만 4

- 25°이상～30°미만 3

- 20°이상～25°미만 2

- 15°이상～20°미만 1

- 15°미만 0

② 35°이상

지형면적비율

(단위: %)

- 40%이상 5

- 30%이상～40%미만 4

- 20%이상～30%미만 3

- 10%이상～20%미만 2

- 1%이상 ～10%미만 1

- 1%미만 0

토석류

이동여부

(10점)

③ 계곡의

평균경사

(단위: °)

- 25°이상 5

- 20°이상～25°미만 4

- 15°이상～20°미만 3

- 10°이상～15°미만 2

- 5°미만～10°미만 1

- 5°미만 0

④ 15°이상

계곡길이비율

(단위: %)

- 90%이상 5

- 70%이상～90%미만 4

- 50%이상～70%미만 3

- 30%이상～50%미만 2

- 10%이상～30%미만 1

- 10%미만 0

취약

점수

(10점)

토석류

퇴적가능여부

⑤ 퇴적공간

- 퇴적공간 없음 5

- 퇴적공간 부족 4

- 퇴적공간 보통 3

- 퇴적공간 여유 2

- 퇴적공간 충분 1

- 퇴적공간 초과 0

토석류

통과가능여부

⑥ 배수시설물

- 절토부도수로 5

- 횡배수관 D1,200이하 4

- 수로박스 B2.0x2.0이하 3

- 수로박스 B4.0x4.0이하 2

- 수로박스B4.0x4.0초과~ 통수단면30m2미만 1

- 소교량 0

토 공 ❙ 89

토 공

☐ 위험등급 판정표

20 E (20) D (21) D (22) C (23) B (24) B (25) B (26) A (27) S (28) S (29) S (30)

19 E (19) D (20) D (21) C (22) B (23) B (24) B (25) A (26) S (27) S (28) S (29)

18 E (18) D (19) D (20) C (21) C (22) B (23) B (24) A (25) A (26) S (27) S (28)

17 E (17) D (18) D (19) C (20) C (21) B (22) B (23) A (24) A (25) S (26) S (27)

16 E (16) D (17) D (18) C (19) C (20) B (21) B (22) B (23) A (24) A (25) S (26)

15 E (15) E (16) D (17) D (18) C (19) C (20) B (21) B (22) A (23) A (24) A (25)

14 E (14) E (15) D (16) D (17) C (18) C (19) B (20) B (21) B (22) A (23) A (24)

13 E (13) E (14) D (15) D (16) C (17) C (18) C (19) B (20) B (21) B (22) A (23)

12 E (12) E (13) D (14) D (15) C (16) C (17) C (18) B (19) B (20) B (21) B (22)

11 E (11) E (12) D (13) D (14) C (15) C (16) C (17) C (18) B (19) B (20) B (21)

10 E (10) E (11) E (12) D (13) D (14) C (15) C (16) C (17) C (18) B (19) B (20)

9 E (9) E (10) E (11) D (12) D (13) C (14) C (15) C (16) C (17) C (18) B (19)

8 E (8) E (9) E (10) D (11) D (12) D (13) C (14) C (15) C (16) C (17) C (18)

7 E (7) E (8) E (9) E (10) D (11) D (12) D (13) C (14) C (15) C (16) C (17)

6 E (6) E (7) E (8) E (9) D (10) D (11) D (12) D (13) C (14) C (15) C (16)

5 E (5) E (6) E (7) E (8) E (9) D (10) D (11) D (12) D (13) D (14) D (15)

4 E (4) E (5) E (6) E (7) E (8) E (9) E (10) D (11) D (12) D (13) D (14)

3 E (3) E (4) E (5) E (6) E (7) E (8) E (9) E (10) E (11) D (12) D (13)

2 E (2) E (3) E (4) E (5) E (6) E (7) E (8) E (9) E (10) E (11) E (12)

1 E (1) E (2) E (3) E (4) E (5) E (6) E (7) E (8) E (9) E (10) E (11)

0 E (0) E (1) E (2) E (3) E (4) E (5) E (6) E (7) E (8) E (9) E (10)

재해점수

취약점수

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

☐ 토석류 취약지역 등급기준

등급 대책공법 적용여부 강우에의한 피해발생

S 토석류 대책공법 적용 필요 약 2~5년의 재현주기

A 토석류 대책공법 적용 필요 약 5~20년의 재현주기

B 토석류 발생가능 규모를 검토하여 선별적 적용여부 결정 약 20~50년의 재현주기

C 대책공법 적용하지 않음, 향후 토석류 피해 발생 시 대책 적용 약 50년을 초과하는 재현주기

D 대책공법 적용하지 않음, 향후 토석류 피해 발생 시 대책 적용 약 1,000년에 해당하는 재현주기

E 대책공법 적용하지 않음, 향후 토석류 피해 발생 시 대책 적용 -

90 ❙ 토 공

(산림청) 토석류 취약지역 판정표

□ 토석류 취약지역 판정표

토석류 취약지역 판정표

일

반

정

보

조 사 자 소속

직

연락처

성명

조사일자 2012년 월 일

위

치

행정구역 시·도 시·군·구 읍·면·동 리·동 번지(속칭: )

GPS좌표 위도( ° ′ ″), 경도( ° ′ ″)

ㅇ유역면적 ha

인 자

Category 별 점수

1 2 3 4 5 점 수

보호대상 일반산지 재산피해 인가1~5미만 인가5~10 인가10이상

또는 공공시설

점 수 0 150 300 330 360

황폐 발생원

산사태위험지

3,4등급만있는유역

산사태위험지

2등급50%이하인유역

산사태위험지

2등급50%이상인유역

산사태위험지

1등급이있는유역

점 수 0 80 96 112

계류내전석

분포비율(%)

10% 미만 10~20 20~30 30이상

점 수 0 10 40 18

계류 상부

경사(°)

9 미만 9~13 14~18 19이상

점 수 0 10 28 54

총 계류

길이(m)

200 미만 200~500 500이상

점 수 0 28 74

계류평균

경사(°)

5 미만 5~7 8~10 11~16 16 이상

점 수 0 16 32 48 60

조사자의

점수보정

※ 보정인자

1. 조사자 또는 마을사람들이 토석류발생 위험지역이라고 생각함(+10)

2. 조사자 또는 마을사람들이 토석류발생 위험성이 전혀 없다고 생각함(-10)

3. 송전철탑 등 인위적 산림훼손지로 방치하거나 불완전한 방재 시설지(+20)

4. 과수원 및 초지단지, 유실수조림지 등 지피식생이 불완전한 산림(+20)

5. 산림이 도심지에 위치하여 토석류 발생시 피해 확산 위험이 있는 지역(+10)

점수계 점

종합의견

관리방안 사방댐( )개소 계류보전( )km

□ 토석류 취약지역 등급기준

토석류 취약지역 등급 점수

위험

등급

1 등급(발생가능성이 대단히 높은 지역) 540점 이상

2 등급(발생가능성이 높은 지역) 360～540점 미만

안전

등급

3 등급(발생가능성이 낮은 지역 121～360점 미만

4 등급(발생가능성이 없는 지역) 120점 이하

토 공 ❙ 91

토 공

(국민안전처) 급경사지 재해위험도 평가기준

□ 급경사지 재해위험도 평가기준

구분 평가기준 및 배점

붕

괴

위

험

성

경사각(°)

20미만 20~33 34~43 44~53 54이상

2 4 6 8 10

높이(m)

25미만 25~49 50~59 60~69 70~79 80이상

1 2 3 4 5 6

급경사지 종단형상

철형 직선형 요형 복합형

1 2 3 4

자연비탈면 횡단형상

하강형 평행형 상승형 복합형

1 2 3 4

비탈면 좌우접합부 계곡유무

없음 있음

0 4

계곡 연장(m)

0~10 11~30 31~50 51이상

1 2 3 4

계곡 폭(m)

3이상 2~3 1~2 1미만

1 2 3 4

토층심도(cm)

0~20 21~50 51~70 71~90 91이상

1 2 3 4 5

상부외력

무 전,답,묘지외 송전탑, 주택 철도 도로 임도

1 2 4 6 8 10

지하수

완전배수 적음 보통 많음 매우많음

1 2 3 4 6

붕괴․유실이력

없음 1회 2회이상

0 5 8

보호시설상태

양호 불량 매우불량 무

1 2 4 5

사

회

적

영

향

도

주변환경 임야․공원시설 택지․도로․철도 등

3 5

피해인구수,

도로차로수,

교통량

도로와 접하지 않는

급경사지

피해예상

인구수

0 1~4(人) 5(人)이상

1 10 15

도로와 접한

급경사지

도로차로수

(편도)

도로 1차로이하 도로 2차로 도로 3차로 이상

1 4 7

교통량

(대/일)

500미만 500~

5,000

5,001~

20,000

20,001~

35,000

35,001

이상

1 2 4 6 8

인가․공공시설 등의 거리

(비탈면 높이에)

2배초과 2배이내 비탈면높이이내 1/2배이내

1 4 7 10

점수계 점

□ 토석류 취약지역 등급기준

등급 판단기준 피해발생 위험도

위험등급

E 81점이상 재해위험성이 매우높아 정비계획 수립 필요

D 61~80점 재해위험성이 높아 정비계획 수립 필요

안전등급

C 41~60점 재해위험성이 있어 지속적인 점검과 필요시 정비계획 수립 필요

B 21~40점 재해위험성이 없으나 주기적인 관리 필요

A 0~20점 재해위험성이 없으나 예상치 못한 붕괴가 발생하더라도 피해가 미비함

92 ❙ 토 공

사면 안정성 분석 프로그램

본 방침에서는 일반적으로 사용하고 있는 SINMAP 프로그램을

예시하였으며, 토석류 관련 다른 범용 프로그램의 적용도 가능 함

□ 개 요

Stability Index Mapping : 사면의 안정성을 분석하는 프로그램으로

사면안정성을 사면안정지수(SI)로 등급화(1～6등급)하여 시뮬레이션기법

으로 수치지형도에 무한사면 안정성 해석 후 안전율을 접목시켜 산사태

위험을 판단하는 프로그램

□ 안정성 분석

o 안정성 모델 분석 및 시뮬레이션 (예시)

무한사면 안정성 모델 수리적 모델의 정의 분석시뮬레이션

 sin

  cos    tan   min sin

   cos   minsin





※ 적색 부분이 토석류 발생 가능성이 있는 구간임

o 주요물성치 : 복합점착력, 습윤지수, 지형경사, 내부마찰각, 단위중량 등

□ 안정지수(SI)의 등급분류

조 건 등 급 위험도 상태

안전

등급

SI > 1.5 1 안정지역 (Stable slope zone)

1.5 > SI > 1.25 2 비교적 안정지역 (Moderately stable zone)

1.25 > SI > 1.0 3 준안정지역 (Quasi-stable slope zone)

1.0 > SI > 0.5 4 발생위험 낮은 지역 (Lower threshold slope zone)

위험

등급

0.5 > SI > 0.0 5 발생위험 높은 지역 (Upper threshold slope zone)

0.0 > SI 6 발생 지역 (Defended slope zone)

※ ‘SI ≤ 0.5 이하 면적의 합’이 배수 유역면적의 15% 이상인 경우 토석류 발생

가능 구간으로 선정함을 원칙으로 하되, 15% 이하인 경우라도 도로에 영향을

미칠 수 있다고 판단되는 경우에는 토석류 발생 가능구간으로 선정

토 공 ❙ 93

토 공

붙임4 토석류 규모 및 설계인자 산정

“고속도로 토석류 조사 및 대책 설계 지침(안)” 준용

□ 토석류 규모 산정

(유출토석량)은 ‘유역내의 이동가능 토석량’과 ‘계획규모의 토석류에

의해 운반이 가능한 토석량’을 비교하여 작은 값으로 함

1) 유역내의 이동가능 토석량

= 붕괴가능토석량() + 이동가능 계상 퇴적 토석량( )

① 붕괴가능토석량() 산정

- 유역내 토석류 시작이 가능한 지점의 면적과 토층 두께의 합

- 초기 붕괴토석량을 산정하는 것은 매우 어렵기 때문에 일본의 초기

붕괴토석량 산정방법 활용

- 산출식 :    (유역면적 × 붕괴면적율/100 × 붕괴심도)

지질종류 붕괴면적율 붕괴심도(m) 지질종류 붕괴면적율 붕괴심도(m)

화성암

화강암 0.05 2~3

퇴적암

퇴적층 1.70 1~2

섬록암

0.06 5 화산쇄설암 0.22 2~3

0.04 2~3 응회암 0.23 2~3

석영반암 0.10 3~4 응회각력암 0.19 2~3

분암 1.08 5 화산암설 0.39 5

휘록암 0.46 2~3 역암 0.10 1~2

석영조면암 0.26 5 각력암 0.45 -

석영안산암 0.53 0~1 사암 0.21 1~2

안산암 0.22 4~5 규암 2.04 5

안산암질용암 0.29 3~4 점토암(이암) 0.36 2~3

현무암 0.11 - 혈암 0.10 1~2

분암섬록암 0.13 3~4 점판암 0.07 2~3

변성암 변성암

0.34 2~3 사암혈암 0.14 2~3

0.07 1~2 사암점판암 0.09 1~2

퇴적암

고생층 0.50 2~3 사암쳐트 0.25 2~3

중생층 0.05 2~3 혈암응회암 1.01 1~2

제3기층 0.25 3~4 석회암 0.27 2~3

홍적층 0.19 3~4 쳐트 0.16 2~3

충적층 0.04 4~5 쳐트응회암 0.73 -

94 ❙ 토 공

② 이동가능 계상 퇴적 토석량( ) 산정

- 토석류 이동계곡의 길이와 계곡내 침식가능 두께, 계곡단면적을 고려

하는 방법 (지형학적 조사를 통해 산정)

          

 ×   ×      

 ×   ×   

여기서,  = 계곡부에서 침식되는 토석량 (현장 계곡 폭, 길이 실측 토사두께 활용)

  = 계곡부에서 퇴적되는 토석량 (“0”으로 가정)



= 계곡의 단위길이,   = 계곡의 폭

  = 계곡의 침식두께,   = 계곡의 퇴적두께

2) 계획규모의 토석류에 의해 운반이 가능한 토석량

   ×   

 ×   × 

×



 



  

  

 

여기서,   : 대상지역의 24시간 최대강우량(mm)

 : 유역면적(km2),  : 계곡 바닥 퇴적물의 공극률

 : 유출보정율 (최대 0.5, 최소 0.1 적용)

   log    , 여기서 는 유역면적(km2)

Cd : 유입되는 토석류의 용적토사농도

     tanø tan

tan

여기서, γ s : 사력의 단위 체적 중량 (kN/㎥(tf/㎥)), (계략치 18kN/㎥)

γ w : 물의 단위 체적 중량 (kN/㎥(tf/㎥))

ø : 계곡 바닥 퇴적 토사의 전단 저항각 (도)

θ : 기존수로의 경사(기존수로의 평균경사)

토 공 ❙ 95

토 공

※ 지하수위 이상에 있는 토석류의 단위중량( γ s ) 및 토질별 전단 저항각( ø )

종 류 상 태 단위중량 전단저항각

자 갈

조밀한 것 또는 입도가 좋은 것 20 40

조밀하지 않은 것 또는 입도가 나쁜 것 18 35

자갈섞인

모 래

조밀한 것 21 40

조밀하지 않은 것 19 35

모 래

조밀한 것 20 35

조밀하지 않은 것 18 30

사 질 토

조밀한 것 19 30

조밀하지 않은 것 17 25

점 성 토

단단한 것 (손가락으로 눌러 약간 들어감) 18 25

약간 연한 것 (손가락으로 보통 힘으로 눌러 들어감) 17 10

연한 것 (손가락이 쉽게 들어감) 16 15

점토 및

실트

단단한 것 (손가락으로 눌러 약간 들어감) 17 20

약간 연한 것 (손가락으로 보통 힘으로 눌러 들어감) 16 15

연한 것 (손가락이 쉽게 들어감) 14 10

□ 토석류 설계인자 산정

[ 개념정의 ]

o 첨두토석유량 (Peak Debris Discharge,    , m3/sec)

: 계획기준점 위치에서 유출되는 단위시간당 토석류의 최대유출량

o 평균유속 (Mean Velocity,  , m/sec)

: 토석류 선단부의 수심평균유속(depth-averaged flow velocity)

o 흐름 수심 (Flow Depth, m)

: 토석류 선단부의 평균흐름 수심이며, 토석류 선단파의 최대수심은 평균

흐름수심의 약1.5배의 값으로 함

o 충격력(Dynamic Thrust, kN)

: 토석류 흐름이 보유하는 충격력.

토석류의 단위중량과 흐름속도, 수로 단면적의 함수로 표현됨

o 토석의 퇴적경사 (Depositional Angle, degree or %)

: 토석류를 퇴적시키는 구조물을 설치시 구조물 뒤편에 퇴적되는 토석의

최대 경사

o 토석류의 단위중량(unit weight, kN/m3) : 토석과 물 혼합물의 단위중량

96 ❙ 토 공

[ 설계인자 산정 ]

1) 첨두 토석유량

다음 2가지 방법을 활용하여 작은 값으로 산정

① 강우량에 기초한 방법

   

   

 

 

여기서,: 토석류의 첨두유량 (m3/sec)

  : 토석류 발생전 계곡에 퇴적된 토사의 용적농도((     )

  : 토석류의 평균용적농도

 : 홍수시의 첨두유량(m3/sec)

 : 흙의 부피 (m3)

 : 단위 부피(m3)

 : 간극률

② 경험식에 의한 방법 : 지질 조건에 맞는 경험식의 평균값으로 산출

공 식 제안자 비고

    Mizuyama et al(1992) granular debris flow

    Mizuyama et al(1992) muddy debris flow

    Jitousono et al(1996) volcanic debris flow

    Bovis and Jakob (1999) granular debris flow

    Bovis and Jakob (1999) volcanic debris flow

    Costa(1988)

    Costa(1988)

    Rickenmann(1999) debris flow

토 공 ❙ 97

토 공

2) 평균유속과 흐름수심

o 평균유속() : Manning의 식 이용 산정

  



  

여기서,  : 토석류의 평균유속 (m/s)

 : 계곡바닥의 조도,  : 계획지점의 계곡 경사도(=tan)

 : 토석류 흐름의 경심 (토석류의 수심, 과 동일한 것으로 간주)

o 흐름수심() : 계곡폭과 첨두토석유량 값을 이용 산정

   ⋅ 

 

여기서, : 토석류의 평균수심,  : 계획지점에서의 계곡폭

※ 실제 설계에서는 계산된 평균수심보다 약 1.5배 정도 높은 값을 사용

3) 토석류의 단위중량 ()

  ⋅   ⋅      ⋅⋅

여기서,  : 토석류의 단위중량 (kN/m3),  : 토석류의 밀도(ton/m3)

  : 토석류의 용적농도,  : 흙의 밀도(ton/m3 , 약 2.6 내외)

 : 세립분이 섞인 물의 밀도 (ton/m3 , 약 1.1～1.2 내외)

 : 중력가속도 (=9.81 m/sec2)

4) 토석류 유체력과 암석의 충격력

o 유체력() : 유체의 모멘텀 방정식 이용

   ⋅ ⋅

⋅sin

여기서,  : 토석류의 유체력 (dynamic thrust, kN)

 : 토석류의 밀도 (ton/㎥),   

 : 토석이 흐르는 수로의 단면적 (㎡),  : 토석류의평균유속(m/s)

 : 방어구조물 축과 토석류 흐름방향의 각도차(°)

98 ❙ 토 공

o 충격력() : 구조물의 강성과 변위 고려

  ⋅

 ⋅



여기서,  : 암석에 의해 구조물에 가해지는 충격력(kN)

 : 보정계수 (콘크리트 구조물: 0.1, 변위를 많이 허용할수록 증가)

 : 토석류에 포함된 최대 암석의 질량 (ton)

 : 토석류의 평균유속 (m/s)

5) 토석의 퇴적경사

o 평상시 퇴적면의 경사 : 약 3~4° 적용

o 토석의 최대퇴적경사 : 계곡바닥 평균경사의 약 2/3를 적용

(10°미만이 되도록 함)

토 공 ❙ 99

토 공

붙임5 토석류 대책시설 선정절차

토석류 규모산정

토석류 대책시설 필요유무 검토 경제성, 유지관리성 등을 고려

 있음

 없음

 유리

 불리

 유리

 불리

공법별 특징 및 현장여건을 고려한

대책시설 위치 및 형식 검토

관련전문가 합동조사

토석류 대책시설 위치 및 형식 결정 대책시설 미반영

토석류 대비

배수시설 규모 확대

토석류 대비

충분한 퇴적공간 유무

토석류 대비

침사지 등 퇴적공간 확대

100 ❙ 토 공

붙임6 토석류 대책공법 개략 선정방법

토석류 대상 유역의 유출가능한 토석류 규모를 결정하고 지형적으로

토석류 방어나 퇴적에 유리한 위치를 결정한 후 효과적인 대책공법을

선정하는 것으로서 별도의 상세 현장조사 과정 필요

 도로관리구역 內적용 가능한 대책공법

① 토석류가 도로에 도달하기 전에 방어하는 방법(사방댐과 같은 구조물)

② 도로 측면의 공간을 활용하여 퇴적시키는 방법 (퇴사지)

③ 도로 하부 횡단배수시설의 기능을 유지시키는 방법(강재틀)

구분 대책공법 개략 단면형태

토석류

방어

중력식

사방댐

투과형

사방댐

토석류

퇴적

퇴사지

배수시설

기능유지

강재틀

토 공 ❙ 101

토 공

 현장상황을 고려한 토석류 대책 선정

① 도로와 계곡사이의 상대적인 높이차 고려

절토부와 성토부 계곡에 따라 적용 대책공법은 차이가 있으며

특히, 성토부의 경우 도로면으로부터 상대적 높이차가 작은

저성토부와 높이차가 큰 고성토부 여부에 따라서도 차이가 있음

현장상황 피해유형 대책공법

절토부 계곡 토석이 도로에 직접 침범 투과형 사방댐, 링넷

성토부

계곡

저성토부

배수시설이 막힌 후

토석이범람하여 도로에 퇴적

사방댐(중력식, 투과식)

강재틀

고성토부

배수시설이 막힌 후 다량의

계곡수로 인해 호수 형성

강재틀

② 도로와 계곡사이의 퇴적공간 고려

지형특성상 도로측면에 충분한 퇴적공간이 있을 경우, 퇴적공간 內에

토석류 방지시설을 흐름방향에 가로질러 설치하여 1차적으로 퇴적을

유도한 후 유량(세립분 포함)만이 횡단배수시설을 통과

※ 퇴적공간 內에 둑과 함께 투과형 사방댐 설치

※ 성토고가 높아 도로 자체가 댐의 역할을 할 경우

배수시설 입구에 강재틀만 설치하는 것도 경제적인 방법

(a) 토석류 퇴적지와 방어시설의 조합

102 ❙ 토 공

(b) 토석류 퇴적지와 방어시설의 조합

③ 횡단배수시설의 규격 고려

o 배수시설의 크기는 토석류 발생규모와 상대적인 크기를 따져야 함

o 토석류 발생 규모가 큰 경우에는 완전히 차단될 수도 있음

- B2.0x2.0m 규격 완전히 막힌 경우(가능성은 낮음)

예) 2005년 덕유산 휴게소 인근, 2006년 평창휴게소 인근

구분

피해유형 대책공법

성토 배수규격

저성토부

B2x2미만

배수시설이 막힌 후

토석이범람하여도로에퇴적

사방댐(중력식, 투과식)

강재틀

B2x2이상

~B4x4

배수시설 부분 막힘

토석 또는 홍수유량 범람

사방댐(투과식),

강재틀

B4x4이상(*1) 토사퇴적, 유량처리 가능 필요 없음

B4x4이상(*2) 토사퇴적, 유량처리 가능 수로에 대해서는 강재틀 적용

고성토부

B2x2미만

배수시설이 막힌 후

다량의 계곡수로 인해

호수 형성

강재틀

B2x2이상

~B4x4

배수시설 부분막힘 강재틀 또는 필요없음

B4x4이상

(*1,2)

토사퇴적, 유량처리 가능 필요없음

(*1) 배수시설이 통수로 겸용인 경우 포함

(*2) 수로, 통로가 같이 있는 경우임