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문제 정의
- 본 연구는 기존의 지반구조물 설계시 안전계수를 적용한 확정론적 방법의 부족한 점을 개선하기 위하여 체 계적인 신뢰성 이론에 근거를 둔 보다 합리적이고 사용 이 간편한 유한요소법을 적용한 3차원 지하수흐름에 관한 신뢰성 해석프로그램을 제작하고, 불확실성을 내포 한 흐름 해석의 지반정수, 예를 들어 투수계수와 경계수 두 등이 신뢰성 해석의 파괴확률에 미치는 영향을 분석하였다.
가설 설정
- 검증에 이용된 흐름영역은 그림 2와 같이 폭이 200m, 길이가 200m이며, 대수층의 두께가 40m인 부지에 폭 40m, 길이 50m의 직사각형 단면으로 심도 15m까지 굴 착된 것으로 설정하였다. 굴착단면의 벽면은 흐름이 없는 것으로 가정하였으며, 수치해석 해석영역은 경제성 과 대칭성을 고려하여 1/4 단면으로 모델링 하였다.
- 검증대상 흐름영역의 지반구성은 그림 2에 나타낸 바와 같이 매립토, 퇴적토, 풍화토, 풍화암층으로 이루어진 비균질대수층으로 모사하였으며, 각 토층의 투수계 수는 표 1과 같이 LOxlO"~l.Oxioej/sec로 분포하는 것으로 가정하였다. 지반굴착단면에는 압력수두가 작용 하지 않도록 25m의 위치수두만을 부여하고, 흐름영역 의 경계면에는 정수두 경계조건으로 35m의 .
- 3차원 비균질대수층에 대한 신뢰성 해석은 지하수흐 름해석 프로그램의 검증에 이용된 흐름영역을 동일하 게 사용하였다. 신뢰성해석에 이용된 확률변수의 평균 값은 표 1과 같으며 지표면 지하수위의 분산계수는 Q1, 투수계수의 분산계수는 0.5로 문헌에서 제시하고 있는 일반적인 값으로 가정하였다. 신뢰성 해석에 관한 연구에서 적용한 지반정수들의 분포특성은 투수계수의 경우에는 로그정규분포를 수두에 대해서는 정규분포를 적용하였다.
- ① 확정론적 해석에 의해 산정된 굴착단면으로의 유 입수량(목표유량)을 안전율이 1.0인 경우로 가정 하고, 안전율을 증가시 키면서 유입수량을 초과할 확률(파괴확률)을 계산하였다. 계산된 파괴확률 을 Monte-Carlo Simulation에 의해 산정된 파괴확 률과 비교함으로써 신뢰성해석프로그램의 정확 도를 검증하고 민감도 분석을 통하여 유입수량의 영향이 가장 큰 확률변수를 파악하였다.
- 퇴적토층의 투수계수는 굴착단면의 유입수량에 가장 영향을 크게 미치는 확률변수이므로 퇴적토층 투수계수의 평균값 변화가 파괴확률에 미치는 경향을 분석하였다. 여기서, 퇴적토층 투수계수의 분산계수는 항상 동일한 것으로 가정하였다.
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