양파껍데기

양파껍데기

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자연적으로 발생한 동굴의 천장이 오랜 시간에 걸쳐 얇아지고 무너지는 이유는 무엇일까요?

지하수의 용식 작용과 암석의 균열, 지지 구조의 변화가 동굴 천장의 안정성을 약화시키는 과정을 살펴보고 붕괴 위험을 평가하는 방법을 알아보고 싶습니다.

성실한 답변 부탁드립니다.

2개의 답변이 있어요!

  • 안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

    자연적으로 형성된 동굴 천장은 지하수의 화학적 용식 작용으로 탄산염 암석이 지속해서 녹아내리며 천장 두께가 점점 얇아집니다ㅈ동시에 지하 수위의 변동으로 내부를 받쳐주던 부력과 수압이 사라지면 암석 내부의 절리나 균열을 따라 중력에 따른 응력이 집중됩니다 이처럼 가해지는 하중이 암석 자체의 강도와 인장력을 넘어서면 천장 미세 균열이 빠르게 확장되어 지지 구조가 완전히 약화합니다. 결국 상부 토양과 암석의 무게를 더 이상 견디지 못하면서 천장이 서서히 침하하거나 순간적으로 붕괴해 싱크홀이나 침강 지형을 형성하게 됩니다

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  • 안녕하세요. 이수민 전문가입니다.

    석회암 동굴은 빗물이 공기와 흙 속 이산화탄소를 머금어 약한 탄산이 되면서 암석을 조금씩 녹여 만들어져요. 이 용식은 암반 전체에 고르게 일어나지 않고 원래 있던 절리나 층리면처럼 물이 드나들기 쉬운 틈을 따라 집중돼요. 틈이 넓어지면 천장은 두꺼운 판 하나가 아니라 여러 블록이 맞물린 상태가 되고, 마찰이 약해진 블록부터 차례로 떨어져 나가면서 천장이 위쪽으로 얇아져요.

    지하수위가 내려가면 사정이 더 나빠져요. 동굴이 물에 잠겨 있을 때는 수압이 천장을 아래에서 받쳐주는데, 물이 빠지면 그 지지가 사라지고 암석 무게가 고스란히 천장에 걸려요. 폭이 넓은 천장은 가운데가 처지면서 아랫면이 잡아당겨지는데, 암석은 누르는 힘보다 당기는 힘에 훨씬 약해서 여기서 균열이 번지기 시작해요.

    위험도는 보통 천장 두께와 폭의 비율, 절리 간격과 방향을 조사해 암반 등급을 매기는 방식으로 판단해요. 지표에서는 지표투과레이더나 전기비저항 탐사로 빈 공간의 위치와 덮개 두께를 확인하고, 위험 구간에는 변위계를 달아 천장이 미세하게 내려앉는 속도를 계속 지켜봐요 :)