미국에서 그리고 국제적으로, 대부분의 도로는 시골 지역에 위치해 있고 낮은 교통량을 가지고 있음. 전세계적으로, 도로의 88%가 낮은 교통량을 가지고 있는 것으로 추정됨. 미국에서, 도로의 75%가 낮은 교통량을 가지고 있으며, 35,000개의 연방, 주, 그리고 지역 기관들에 의해 유지관리되고 있음. 낮은 교통량의 도로는 종종 사면 보호를 빼먹기 때문에, 사명 파괴, 침식, 유지관리, 안전, 그리고 생태학적 이슈에 취약함. 이 보고서는 비용 대비 효과적이고 지속가능한 도로 사면 안정기술을 소개함. 특히, 낮은 교통량의 도로에서 사용되는, 낮은 깊이의 표면 근처 사면 안정화 및 관련 침식 제어 방법에 중점을 두고 있음. 이 주제를 완벽히 다루기 위해, 침식 제어 기술, 토양 생물공학(soil bioengineering) 그리고 생물기술적 기법, 그리고 기계적 안정화 및 토공 기술과 함께 계획 및 지역 조사가 논의됨.

이 보고서에서 제시되는 정보는 광범위한 문헌 검토와, 설문조사 및 인터뷰 응답으로부터 얻어졌음. 문헌 검토에서 얻어진 정보는, 현재의 사례, 효과적인 사례 및 유망 해결책에 대해 실무자, 과학자, 계약자, 및 판매자로부터 추가적인 정보를 얻는 설문조사를 개발하는데 사용되었음. 설문조사는 이메일을 통해 배포되었음. 81개의 설문조사 응답을 받았음. 설문조사 응답으로부터, 30명에 대해 인터뷰를 요청하였음. 25명에 대한 인터뷰는 전화를 통해 이루어졌고, 2명은 편지로 이루어졌음. 문헌조사, 설문조사 및 인터뷰 응답으로부터 얻어진 정보가 이 보고서에 종합적으로 정리되어 있음.

사면을 안정화하기 위해 여러 기술이 사용될 수 있는데, 여기에는 여러 비용 대비 효과적이고 지속가능한 대안이 포함됨. 모든 작업장이 독특해서 적절한 사면 안정화 기술을 선정하기에 앞서 사용자의 니즈 뿐만 아니라 그 지역의 물, 토양, 지형을 이해하는 것이 중요함. 이를 달성하기 위해, 완전한 지역 평가 ？ 토양 형태 및 특징, 지하수 상태에 대한 정보를 제공 ？ 가 완료되어야 하고, 단기 및 장기 계획도 고려해야 함. 개발자들은 다양한 지식과 경험의 기반 위에 다학제적인 팀의 사용을 고려해야 함. 비용 대비 효과적인 도로 침식 제어 및 토양 안정화에 대한 계획에서 종종 사용되는 기법에는, 계획 단계에서 동식물 이슈를 연구하고, 특정 제품의 사용을 고려하며, 토양이 교란될 수 있는 지역을 명확히 하는 것이 포함됨.

물 관리 계획의 개발을 통해 적절한 물 관리를 하는 것은 사면 파괴를 예방하는데 필수적임. 식생과 기계적 구조는 사면을 안정화하는데 각각 또는 같이 사용될 수 있음. 사면을 안정화하기 위해 식생을 사용할 때, 피복(mulch)과 토양 개선은 현장의 식생 구축에 도움이 될 수 있음. 표토와 피복을 현장의 물질로 절감하고 재사용하는 것은 비용 대비 효과적이며 지속가능한 방식임. 침식 제어 제품은 어떤 교란된 토양 표면에도 사용될 수 있는데, 왜냐하면 이미 침식된 사면을 고치는 것보다 침식을 예방하는 것이 훨씬 더 쉽기 때문임. 표면 침식을 제어하거나 사면을 안정화하기 위해 사용되는 방법은 따로 사용되거나 한 시스템의 보완재로 사용될 수 있음. 기계적 사면 안정 방법도 따로 사용되거나 식생과 함께 사용될 수 있음. 토공 기술은 사면 표면이 덜 침식되고 더 안정하되도록 하는데 사용될 수 있음.

문헌 검토, 설문 조사 및 인터뷰는 다음의 지식과 연구 간극을 파악하였음:

ㅇ    침식 제어 및 사면 안정 제품의 목적 및 성능에 대한 더 나은 이해
ㅇ    제품과 기술의 비용-편익 분석
 

도로 사면 안정화는 도로에 인접한 사면을 안정화하는 방식임. 수백가지의 효과적인 도로 사면 안정화 방법이 전세계적으로 개발되었고 사용되어 왔음. 도로 사면 안정화는 교란된 사면에 원래 식생을 다시 설치하는 것에서 부터 인공벽(engineered wall)을 구축하는 것까지 범위가 다양할 수 있음. 처리 대책은 영향받는 지역, 비용 및 실현 가능성에 따라 다름. Royster (1982)에 의하면, 어떤 산사태에 대한 처리는 광범위하고 즉각적인 작업을 필요로 하는 반면, 다른 산사태는 유사한 수준의 서비스를 달성하는데 주기적인 모니터링만으로 충분한 경우도 있음.

사면 안정화 또는 침식 제어는, 처리의 효과성과 수용성의 수준을 고려하는 도구상자식 접근방법(toolbox approach)을 필요로 함. 현장 상태와 제약사항은 크게 변할 수 있고, 만병통치약식 접근방법은 작동하지 않을 것임. 대신에, 독특한 침식과 사면 안정화 문제의 측면에서 특정한 프로젝트에 대해 올바른 도구가 선정되어야 함. 식생과 암벽을 건설하는 것은 비용과 지속가능성 관점에서 매우 다르지만, 이들은 도구상자에 있는 두가지 도구이고 각각은 도로의 사면 안정화에 적용됨. 사면 안정화와 침식 제어의 비용은 아주 작은 수준에서 천문학적인 수준까지 다양할 수 있음. 현장 연구에 의하면, 구조적 및 식생 사면 보호 시스템을 결합하여 사용하는 것이 하나만 사용하는 것보다 비용 대비 더 효과적임.
 

침식 또는 토양 불안정에 대한 일반적인 원인에는, 과도한 사면각 또는 높이, 불량 배수, 저강도 기초, 식생의 제거, 하중 증가, 환경 요소, 채움재의 불량한 처리, 높은 지하수 면, 부적절한 지질 특성, 액상화(liquefaction), 그리고 산불 등이 포함됨. 침식을 일으킬 수 있는 사면 불안정의 형태에는 장기적 침하(creep), 사태, 흐름과 확산 등이 포함됨. 교통 프로젝트에서 산사태 유발인자는 종종 물임. [예를 들어, 집중 강우, 급격한 해빙, 수위 변화와 관련이 있지만, 산사태는 또한 지진, 인간의 활동 또는 화산 분출에 의해 유발될 수도 있음]

부적절한 장비의 선택을 포함하여 부적절한 도로 건설 기술도 사면의 불안정에 대한 일반적인 원인임. 산악 지역에서 종종 사용되는 한 기법은 절개와 고형화(cut and cast), 절개와 채움(cut and fill), 또는 측면 고형화(side-cast) 건설로 알려져 있음.측면 고형화 채움은 일반적으로 압축되지 않고 배수도 않되며, 사면각도가 큼.
 

이 보고서는 비용 대비 효과적이고 지속가능한 도로 사명 안정화 기법에 대한 정보를 제시하였음. 현재의 사례를 문서화하기 위해서, 종합적인 문헌 검토가 수행되었고, 설문조사 및 인터뷰가 뒤따랐음.

성공에 대해 어떻게 계획할지에 대한 정보, 작업 계획을 세우는 것의 중요성, 프로젝트 시기 결정, 필수적인 사전 작업을 파악하는 것, 다학제적인 접근방법을 사용하는 것, 그리고 일단 완료되면 현장 평가와 필수적인 유지관리를 어떻게 수행할지 제시되었음.

사면 안정에서 토양 타입과 토양 매커니즘의 역할이 검토되었음. 여기에는 어떤 토양 타입이 존재하는지, 응력 또는 포화된 상태에서 토양이 어떻게 행동하는지, 그리고 토양이 파괴되는 매커니즘이 무엇인지를 이해하는 것의 중요성이 포함됨. 이러한 개념을 이해하는 것은 적절한 사면 안정화 기법과 식생의 선택에 도움이 될 것임.

적절한 물 관리는 사면 파괴를 예방하는데 필수적일 수 있음. 물이 어디서 오는지, 물이 현장의 토양 및 지형과 어떻게 상호작용하는지, 물이 어디로 갈 것인지, 그리고 현장에 얼마나 많은 물이 있는지를 파악하는 물 관리 계획을 만드는 것이 필수적임. 도로를 설계하고 건설할 때, 좋은 배수성능을 가진 재료를 사용하고 지표와 지표 아래의 배수를 통합하는 것이 필수적임.

피복과 토양 개선의 사용은 현장이 식생이 사면을 안정시키는데 도움이 될 수 있음. 많은 경우에, 절개 및 채움 사면이 도로를 따라 만들어질 때 노출된 토양은 식물 성장에 적합치 않음. 비료, 퇴비, 피복 또는 추가적인 표토를 가지고 토양을 개선하는 것이 필수적일 수 있음. 지속가능한 사례에는 현장의 재료를 사용하여 표토와 피복을 절감하고 재사용하는 것이 포함됨.

침식 제어는 토양이 사면에서 침식되는 것을 예방하기 위해 제품과 기법을 선제적으로 사용하는 것임. 침식 제어 제품은 교란된 토양 표면 모두에 대하여 사용이 고려되어야 함. 침식된 사면을 고치는 것보다 침식을 예방하는 것이 훨씬 쉬움. 표면 침식을 제어하기 위해 사용된 방법은 하나씩 또는 시스템의 요소로써 사용될 수 있음. 이는 다른 사면 안정화 기법에도 적용됨. 이러한 기법의 사용자는 지역의 생태계에 대해 가능한 교란을 최소화하기 위해 생태학적 이슈에 주의를 기울여야 함.

토양 생물공학과 생물공학적 사면 안정화는 사면을 안정화하기 위해 식생과 구조적 요소를 사용하는 것이고 비용 대비 효과적이고 지속가능할 수 있음.

토양 생물공학에 더하여, 식생을 반드시 포함할 필요가 없는 비용 대비 효과적이고 지속가능한 사면 안정화 기법이 많이 있음. 여기에는 옹벽, 토목섬유(geosynthetics), 그리고 다른 인공적 사면 안정제의 사용이 포함됨.

토공 기법에는 침식 제어와 사면 안정의 목적을 위한 흙, 암석, 식생의 물리적 이동이 포함됨. 평탄화 작업은 원래의 도로 건설 프로젝트의 일환으로 이루어지지만, 안정화 처리를 위해 사면을 준비하는 과정에서 사용될 수도 있음.

도로의 사면 안정화 프로젝트를 계획할 때 몇가지 핵심적인 고려사항은 다음과 같음:
ㅇ    미리 계획할 것
ㅇ    현장 상태를 알 것 [물, 토양, 지형]
ㅇ    도로에 대한 현재 및 미래의 사용자 니즈를 고려할 것
ㅇ    비용 대비 효과적이고 지속가능한 처리의 사용을 고려할 것
 

침식 제어 및 지표 근처의 사면 안정화에 대한 상당한 정보가 문헌 및 실무자의 경험에서 가용함. 여전히 남아있는 부족한 지식이 문헌 검토 및 인터뷰의 결과에서 모아졌음. 다음의 분야에 대한 더 많은 연구가 필요할 것임:

ㅇ    실험실 및 현장 시험을 개발하고 수행, 침식 제어 제품의 효과성에 대한 독립적 시험; 토목섬유의 효과성과 적절한 활용에 대한 독립적 시험; 침식 제어 제품에 대한 일련의 표준 시험 방법의 개발; 사면이 거의 파괴될 때 를 결정하는 방법; 각 기법에 대한 비용-편익 분석, 예측 모델 및 성능 평가 기준; 각 기법의 수명 예측에 대한 정의; 핀 파일(pin piles)의 분석 기법 및 이해; 침식 예측 모델의 평가
ㅇ    식생과 생태학 ,뿌리 구축 시기, 공간적 분포, 다른 기후 및 토양 구성에 대한 사면 안정의 기여에 대한 완벽한 기록; 식생의 뿌리 거동에 대한 현재의 지식 기반에 대한 파악; 과도하게 교란된 지역에서 토양이 어떻게 전개되는지에 대한 이해