1. 토석류 정의
일반적으로 다량의 암석, 쇄설물질, 토사 등이 급격하게 경사면을 따라 아래로 이동(mass movement)하는 현상을 산사태라 하며, 산사태는 붕락과 전도, 활동과 흐름으로 분류되어 토석류는 흐름의 일종으로“암석파편이나 식물잔해를 포함하고 있는 흐름이 계곡이나 배수로를 따라 급격한 속도(최대 80km/h, 우면산 토석류 72km/h)로 흙과 암편들이 물과 혼합되어 비탈면과 계곡을 따라 흘러내리는 현상으로 표토층이 강우에 포화되어 빠른 속도로 중력방향으로 낙하·이동하는 산사태”로 정의하며 유목이 많이 포함되는 특징이 있다.
2. 토석류의 발생원인 및 특성
가. 토석류의 발생 원인
토석류의 특성은 토석과 물이 뒤섞여 흘러내려 바위와 큰 돌, 유목 등을 포함하는 경우가 많고 그 중 커다란 바위가 가장 앞부분에 위치하여 회전･붕괴를 반복하면서 흘러내린다. 침식력이 매우 강하고 발생시에는 소규모였던 것이 하류로 이동하면서 계상과 계안의 퇴적 토사를 깊이 침식･세굴로 체적이 증대된다. 거대 암석이 앞쪽에 집중함으로써 유속을 감소시키는 효과는 있지만 토석류의 파괴력은 오히려 증가시키고 앞쪽의 거대 암석이 직접적으로 인가나 농경지에 충격을 가하므로 산사태에 비해 비교적 피해규모가 크다.
이창우(2010)는 토석류의 발생원인을 아래 표와 같이 4가지로 분류하였다. 2005년 이후 항공영상으로 촬영한 우리나라의 토석류를 살펴보면, 대부분 집중호우로 인해 발생한 소규모의 산사태가 집중되어 있기 때문에 아래에서 분류한 기준 중 세 번째에 해당하는 경우가 많다.
나. 토석류의 발생조건
토석류는 고결되지 않은 흙과 암편들이 사면이나 계곡을 따라 흘러내리므로 점착력이 없는 동적 거동을 한다. 토석류 발생조건은 크게 다음과 같이 나눌 수 있다.
이중에서 가장 큰 원인은 집중강우에 의해 발생하며, 토석류는 호우 등으로 인해 높은 간극수압(부력발생)이 형성될 때 발생된다.
다. 토석류 발생지 지형적 특징
토석류 발생은 유역과 계곡의 지형적, 지질학적, 지반공학적, 수리학적 특성과 같은 내부적인 요인과 토석류를 유발할 수 있는 집중강우와 같은 외적인 요인이 복합적으로 작용한다.
토석류 발생위치와 발생시점의 정확한 예측과 발생경로, 발생량, 침식량, 퇴적량의 정량적인 결정은 매우 어려운 부분이며, 주관적인 판단과 오차가 포함된다.
토석류의 발생가능 지형특성은 과거에 토석류로 인한 피해가 발생한 지역의 특성을 살펴보면 계곡이 시작하는 7~8부 능선에서 주로 발생한다.
라. 토석류 흐름특성 (한국도로공사 김경석, 2008)
∙토석류는 선단부에 대부분 큰 암석과 유목을 포함하고 있다.
∙유량이 충분해야 토석류가 이동하며, 물이 없으면 이동하지 않고 쉽게 퇴적된다.
∙경사와 유량, 바닥상태 등에 따라서 유속이 결정되고 유량이 많고 유속이 빠를수록 더 많은 토석을 함유한다. 유속이 느려지면 토석은 퇴적된다.
∙포함가능한 재료의 크기는 유량과 유속에 따라 결정된다. 대부분 수심보다 작은 크기의 재료가 포함된다. 유량이 감소하면 수심보다 큰 암석은 이동이 어렵고, 유속이 감소하면 토석은 쉽게 퇴적된다.
∙계곡폭이 좁아지면 유속이 빨라지고, 넓어지면 유속감소로 퇴적이 시작된다.
∙바닥경사가 완만해지면 토석은 쉽게 퇴적된다.
∙흐름중에 방해물과 부딪히면 순간적으로 에너지가 감소되며, 방해물을 파손시키고 지나가거나 그렇지 못한 경우는 부분적으로 퇴적이 발생한다.
∙계곡에 폭포와 같은 구간이 있는 경우 폭포 하류측의 계곡경사가 완만한 경우는 급격한 에너지 감소로 쉽게 퇴적된다.
∙토석류의 구성물질은 주로 지역적인 지질학적 구성과 식생의 상태에 따라 좌우되며 발생지역의 지형, 지질학적 특성, 경사도 등에 따라 다양한 물질로 구성되어 이동한다.
∙구성물질은 조립질의 유기 및 무기질로 구성되며 입자의 크기는 세립질로부터 암괴크기의 입자까지 다양한 크기를 보인다.