사면의 안정성 분석에 결정론적인 방법이 최근까지 많이 사용되어 왔으나, 암반의 불확실성과 가변성을 고려하는 확률론적인 방법이 더욱 효과적인 것으로 알려지면서 확률론적인 방법의 사용이 점차 증가하는 추세이다. 그러나 현재까지의 방법들은 절리의 특성이나 암반의 풍화 특성 등과 같은 암반의 특성이 사면 전체에서 균질한 것으로 가정하고 있으며, 암반 사면의 파괴에 가장 결정적인 변수인 절리의 연장성을 고려하지 않은 상태에서 안전율 혹은 파괴확률을 계산하여 사면의 안정성을 분석하고 있어서 정확한 사면 안정성 분석에 한계를 보이고 있는 실정이다. 이 연구에서는 모델 사면을 설정한 후, 사면이 균질하다고 가정한 경우와 사면을 암반 및 절리의 상태에 따라 구역으로 분할한 경우의 파괴확률을 계산하여 비교하였고, 또한 위의 각각의 경우에 절리의 연장성을 변수로 고려한 파괴확률을 계산하였다. 또한 강원도 홍천군에 위치한 사면을 구역으로 분할한 후 절리의 연장성을 고려한 파괴확률을 계산하여 모델 분석의 적용성을 검증하였다.
사면의 안정성 분석에 결정론적인 방법이 최근까지 많이 사용되어 왔으나, 암반의 불확실성과 가변성을 고려하는 확률론적인 방법이 더욱 효과적인 것으로 알려지면서 확률론적인 방법의 사용이 점차 증가하는 추세이다. 그러나 현재까지의 방법들은 절리의 특성이나 암반의 풍화 특성 등과 같은 암반의 특성이 사면 전체에서 균질한 것으로 가정하고 있으며, 암반 사면의 파괴에 가장 결정적인 변수인 절리의 연장성을 고려하지 않은 상태에서 안전율 혹은 파괴확률을 계산하여 사면의 안정성을 분석하고 있어서 정확한 사면 안정성 분석에 한계를 보이고 있는 실정이다. 이 연구에서는 모델 사면을 설정한 후, 사면이 균질하다고 가정한 경우와 사면을 암반 및 절리의 상태에 따라 구역으로 분할한 경우의 파괴확률을 계산하여 비교하였고, 또한 위의 각각의 경우에 절리의 연장성을 변수로 고려한 파괴확률을 계산하였다. 또한 강원도 홍천군에 위치한 사면을 구역으로 분할한 후 절리의 연장성을 고려한 파괴확률을 계산하여 모델 분석의 적용성을 검증하였다.
In analysis of slope stability, deterministic analysis which yields a factor of safety has been used until recently. However, probability of failure is considered as a more efficient method because it deals with the uncertainty and variability of rock mass. In both methods, a factor of safety or a p...
In analysis of slope stability, deterministic analysis which yields a factor of safety has been used until recently. However, probability of failure is considered as a more efficient method because it deals with the uncertainty and variability of rock mass. In both methods, a factor of safety or a probability of failure is calculated for a slope although characteristics of rock mass, such as characteristics of joints, weathering degree of rock and so on, are not uniform throughout the slope. In this paper, we divided a model slope into several zones depending on conditions of rock mass and joints, and probabilities of failure in each zone are calculated and compared with that calculated in whole slope. The persistence of joint was also used as a parameter in calculation of probability of failure. A rock slope located in Hongcheon, Gangwondo was selected and the probability of failure using zoning and persistence as parameter was calculated to confirm the applicability of model analysis.
In analysis of slope stability, deterministic analysis which yields a factor of safety has been used until recently. However, probability of failure is considered as a more efficient method because it deals with the uncertainty and variability of rock mass. In both methods, a factor of safety or a probability of failure is calculated for a slope although characteristics of rock mass, such as characteristics of joints, weathering degree of rock and so on, are not uniform throughout the slope. In this paper, we divided a model slope into several zones depending on conditions of rock mass and joints, and probabilities of failure in each zone are calculated and compared with that calculated in whole slope. The persistence of joint was also used as a parameter in calculation of probability of failure. A rock slope located in Hongcheon, Gangwondo was selected and the probability of failure using zoning and persistence as parameter was calculated to confirm the applicability of model analysis.
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문제 정의
사면의 확률론적 안정해석을 위해서 전단강도 특성 인자를 확률변수로 설정하였으며, 모아-쿨롱 파괴기준과 바튼-쵸베이(Barton-Choubey) 파괴기준을 이용하여 몬테카를로 모사 기법을 통해 안전율과 파괴 확률을 획득하였다. 또한 아직 우리나라에서는 실제 사면의 안정성 해석에 매우 중요한 요소인 불연속면의 연장성을 고려하지 않고 있어서, 이 연구에서는 불연속면의 연장성을 고려한 현실적인 파괴확률을 도출하고자하였다.
이 연구에서는 결정론적 방법에 의해 단일 안전율을 구하거나 하나의 사면에 동일한 입력 변수를 사용하던 기존의 연구방법과 달리 암반사면의 안정성을 효과적으로 해석하기 위한 방법을 모색하였다. 기존의 연구는 사면 전체에 대한 통합적인 해석으로, 풍화 정도에 따른 강도 변화 또는 절취면의 상태 변화에 따른 위험성의 차이를 고려하지 않은 해석이었다.
가설 설정
(a) Mohr-Coulomb failure criterion is used. (b) Barton-Choubey failure criterion is used.
일반적으로 지반공학적 문제들의 입력변수들은 정규분포를 따른다고 보고된바 있으므로(Mostyn and Li, 1993; Hoek, 2000), 점착력(c)은 평균이 0.026 MPa이고 표준편차가 0.01 MPa, 최대 마찰각(φ)은 평균이 36.9o이고 표준편차가4.78o, 기본마찰각(∅b)은 평균이 25.7o이고 표준편차가 3.70o인 정규분포를 따르는 것으로 가정하였고, JRC는 최소 5.5에서 최대 8.5, JCS는 55 MPa~105 MPa 범위에서 일정한 값을 가지는 균등분포(Uniform distribution)로 가정하였다(Fig. 3).
절리의 연장성 분포는 (1) λ = 0.3814일 경우(95%의 절리 연장성이 7.9 m 이하, 즉 사면의 상부에서 아래로 4.8 m 지점까지만 관통하는 절리가 존재), (2) λ = 0.1144일 경우 (95%의 절리 연장성이 26.2 m 이하, 즉 사면의 상부에서 아래로 16.7 m 지점까지만 관통하는 절리가 존재) (3) λ = 0.0763인 경우 (95%의 절리의 연장성이 39.3 m 이하, 즉 사면의 모든 지점에 관통하는 절리가 존재)의 3가지 경우를 가정하였다 (Fig. 6).
현재 사용되고 있는 확률론적 사면 안정해석은 사면의 지반강도 특성이 사면전체에서 균질한 것으로 간주하여 하나의 확률변수를 이용한 하나의 파괴확률로 사면의 안정성을 분석하고 있으며, 확률해석에서 고려된 절리는 사면을 관통하고 있는 것으로 가정하고 있다. 그러나 사면의 지반 강도 특성은 암반의 풍화 상태, 지질적인 불균질성, 지질 구조적인 특성 등으로 인하여 사면전체가 균질하지 않은 경우가 많으며, 사면을 관통하는 매우 연장성이 좋은 절리가 발달할 확률 또한 낮은 것이 사실이다.
제안 방법
기존의 연구는 사면 전체에 대한 통합적인 해석으로, 풍화 정도에 따른 강도 변화 또는 절취면의 상태 변화에 따른 위험성의 차이를 고려하지 않은 해석이었다. 그러나 이 연구에서는 사면 내에 존재하는 다양한 풍화특성과 절리특성을 고려하여 전체 사면을 지반 특성에 따라 구간을 나누었으며, 각각의 구간별 안전율과 파괴확률을 계산하였다. 먼저 가상 사면의 모델링을 통하여 안정해석을 수행하였으며, 실제 암반사면의 사례 연구를 통하여 모델링의 적용성과 합리성을 검증하였다.
이 연구에서는 모델 사면을 설정한 후, 사면이 균질하다고 가정한 경우와 사면을 암반 및 절리의 상태에 따라 구역으로 분할한 경우의 파괴확률을 계산하여 비교하였고, 또한 위의 각각의 경우에 절리의 연장성을 변수로 고려한 파괴확률을 계산 하였다. 또한 강원도 홍천군에 위치한 사면을 구역으로 분할한 후 절리의 연장성을 고려한 파괴확률을 계산하여 모델 분석의 적용성을 검증하였다.
그러나 이 연구에서는 사면 내에 존재하는 다양한 풍화특성과 절리특성을 고려하여 전체 사면을 지반 특성에 따라 구간을 나누었으며, 각각의 구간별 안전율과 파괴확률을 계산하였다. 먼저 가상 사면의 모델링을 통하여 안정해석을 수행하였으며, 실제 암반사면의 사례 연구를 통하여 모델링의 적용성과 합리성을 검증하였다. 실제의 사면에 대해서는 평사투영을 통하여 일차적으로 안정성을 확인하여 운동역학적으로 불안정할 가능성을 미리 고려해 주었으며, 파괴의 가능성을 내포하는 면에 대해서 안정해석을 수행하였다.
길이는 80 m, 높이는 22 m이고 사면의 경사방향은 340o이며 경사는 상부가 58o, 하부가 70o로 평균 64o이고, 39/350(절리군 1), 78/088(절리군 2)와 81/200(절리군 3)의 3개의 절리군이 분포하고 있다. 사면 내에 분포하는 불연속면의 특성은 Table 5와 같으며, Fig. 11은각 절리군에 대한 평사투영 결과로, 절리군 1이 평면파괴 의 조건을 만족하므로 절리군 1에 대하여 확률해석을 통한 사면의 안정성 해석을 실시하였다.
사면을 높이에 따라 10개의 구간으로 나누어 최상부로 부터 구간 1에서 구간 10으로 설정하였으며(Fig. 5), 절리 면의 위치를 각 구간 내로 한정하고 몬테카를로 모사법 로 2000회의 구간별 안전율과 파괴확률을 계산하였다.
먼저 가상 사면의 모델링을 통하여 안정해석을 수행하였으며, 실제 암반사면의 사례 연구를 통하여 모델링의 적용성과 합리성을 검증하였다. 실제의 사면에 대해서는 평사투영을 통하여 일차적으로 안정성을 확인하여 운동역학적으로 불안정할 가능성을 미리 고려해 주었으며, 파괴의 가능성을 내포하는 면에 대해서 안정해석을 수행하였다. 사면의 확률론적 안정해석을 위해서 전단강도 특성 인자를 확률변수로 설정하였으며, 모아-쿨롱 파괴기준과 바튼-쵸베이(Barton-Choubey) 파괴기준을 이용하여 몬테카를로 모사 기법을 통해 안전율과 파괴 확률을 획득하였다.
안전율은 파괴가 발생하는 절리면의 위치 및 입력변수 값에 따라 변하므로 2000회의 몬테카를로 모사를 통하여 안전율을 계산하였다. 안전율의 분포곡선을 그리면 Fig.
그러나 사면의 지반 강도 특성은 암반의 풍화 상태, 지질적인 불균질성, 지질 구조적인 특성 등으로 인하여 사면전체가 균질하지 않은 경우가 많으며, 사면을 관통하는 매우 연장성이 좋은 절리가 발달할 확률 또한 낮은 것이 사실이다. 이 연구에서는 모델 사면을 설정한 후, 사면이 균질하다고 가정한 경우와 사면을 암반 및 절리의 상태에 따라 구역으로 분할한 경우의 파괴확률을 계산하여 비교하였고, 또한 위의 각각의 경우에 절리의 연장성을 변수로 고려한 파괴확률을 계산 하였다. 또한 강원도 홍천군에 위치한 사면을 구역으로 분할한 후 절리의 연장성을 고려한 파괴확률을 계산하여 모델 분석의 적용성을 검증하였다.
전체 사면에 대하여 몬테카를로 모사를 실행하여 약 2000개의 안전율과 파괴확률을 계산하였다(Fig. 7). 전단 강도에 M-C 기준을 적용하였을 때 안전율은 0.
절리면의 위치는 안전율에 매우 큰 영향을 미치므로, 절리면이 사면에 노출되는 위치(daylight point)를 사면을 높이에 따라 10개의 구간으로 나누어, 절리가 각 구간에만 분포할 때 사면의 안전율과 파괴확률을 계산하였다(Fig. 5).
풍화도와 암반 상태를 고려하여 사면을 상부, 중부, 하부의 세 구간으로 나누어 확률해석에 의한 안전성 평가를 수행하였다. 전단강도에 M-C기준을 사용하였을 때 전체사면과 각 구간의 안전율 분포는 Fig.
대상 데이터
높이가 25 m, 경사가 60o이고, 사면 내에는 사면과 주향이 유사하고 경사가 40 o 인 절리가 관통하고 있어서 평면 파괴의 가능성이 있는 건조한 암반사면을 모델로 설정하였다(Fig. 2).
모델사면에서의 확률해석 방법을 강원도 홍천군 팔봉리에 위치한 사면에 적용하였다. 사면에 분포하는 절리의 연장성을 변수로 사용하지 않는 경우, 절리면의 전단강도 특성에 M-C 기준을 사용하면 전체사면 및 중부와 하부 구간 에서 파괴가능성이 있는 것으로 분석되었고, B-C 기준을사용하면 하부 구간에서만 파괴가능성이 있는 것으로 분석되었다.
사면에서 11개의 절리면 시료를 채취하여 절리면 전단 시험을 실시하였다. 점착력은 평균 0.
사면은 국도 70번 도로에서 조금 벗어난 지역으로 행정 구역상 강원도 홍천군 서면 팔봉리에 위치하며, 춘천계춘성층군 동산층에 해당하는 편마암 내지 편암으로 구성되어 있다(Fig. 10). 길이는 80 m, 높이는 22 m이고 사면의 경사방향은 340o이며 경사는 상부가 58o, 하부가 70o로 평균 64o이고, 39/350(절리군 1), 78/088(절리군 2)와 81/200(절리군 3)의 3개의 절리군이 분포하고 있다.
이론/모형
Histograms of safety factors. (a) Mohr-Coulomb failure criterion is used. (b) Barton-Choubey failure criterion is used.
8. Distribution of safety factor in each section when MohrCoulomb failure criterion is used.
Table 4. Probabilities of failure with and without using persistence as input parameter when Barton-Choubey failure criterion is used.
Table 3. Probabilities of failure with and without using persistence as input parameter when Mohr-Coulomb failure criterion is used.
모델사면의 확률해석은 몬테카를로 모사법을 이용하였으며, 절리면의 전단강도에는 M-C 기준과 B-C 기준을 적용하여 파괴확률을 계산하였다. 절리면의 전단강도에 M-C 기준을 적용한 경우, 전체사면의 파괴확률은 5.
실제의 사면에 대해서는 평사투영을 통하여 일차적으로 안정성을 확인하여 운동역학적으로 불안정할 가능성을 미리 고려해 주었으며, 파괴의 가능성을 내포하는 면에 대해서 안정해석을 수행하였다. 사면의 확률론적 안정해석을 위해서 전단강도 특성 인자를 확률변수로 설정하였으며, 모아-쿨롱 파괴기준과 바튼-쵸베이(Barton-Choubey) 파괴기준을 이용하여 몬테카를로 모사 기법을 통해 안전율과 파괴 확률을 획득하였다. 또한 아직 우리나라에서는 실제 사면의 안정성 해석에 매우 중요한 요소인 불연속면의 연장성을 고려하지 않고 있어서, 이 연구에서는 불연속면의 연장성을 고려한 현실적인 파괴확률을 도출하고자하였다.
성능/효과
54로 구간 3 이하의 평균 안전율과 큰 차이를 보이지 않는다. B-C 기준에는 점착력 요소가 분포하지 않기 때문에 블록의 크기가 작은 경우에도 비교적 정확한 안전율을 계산할 수 있는 것으로 판단되고, 따라서 미끄러지는 블록의 크기가 작은 경우 B-C 기준을 사용하는 것이 M-C 기준을 사용하는 것보다 더 현실적이고 정확한 안전율을 얻을 수 있을 것으로 판단된다. 그러나 구간 6 이하와 같이 미끄러지는 블록의 크기가 큰 경우에는 M-C 기준에 의한 안전율과 B-C 기준에 의한 안전율이 유사하여, 안정해석 여건에 따라 적절한 선택이 이루어진다면 M-C 기준과 B-C 기준 모두에서 신뢰성 있는 결과를 얻을 수 있을 것으로 판단된다.
5 m로 연장성을 고려한 각 구간별 사면의 파괴확률 또한 거의 0%에 가깝다. B-C 기준을 사용하여 계산된 연장성을 고려한 사면 파괴확률 또한 위의 모든 경우에 거의 0.0%에 가까운값을 보여 사면은 안정한 것으로 판단된다(Table 6).
B-C 기준을 사용한 전체사면의 안전율은 0.92~2.96의범위에서 정규분포와 거의 유사하게 분포하고 있으며, 평균은 1.52이고 파괴확률은 0.15%로 안전한 것으로 분석되었다(Fig. 14). 각 구간의 안전율은 상부로부터 1.
33%로 절리의 연장성이 매우 좋은 경우에만 1% 이상으로 해석되었다(Table 3). 각 구간별 파괴확률은 0.12%~ 15.15%이며 하부로 갈수록 증가하는 반면에 절리의 연장성을 확률변수로 사용한 경우 각각 0.00%~0.06%, 0.09%~0.43% 및 0.1%~1.05%로 감소하였고, 파괴확률 또한 구간 4 혹은 구간 7에서 가장 큰 값을 보이고 있다.
13%와 절리의 분포확률의 곱은 거의 0%에 가까운 값을 보인다. 각 구간별 파괴확률은 상부로 부터 0.05%, 1.95% 및 6.85%이고, 각 구간의 중앙을 관통하는 절리의 연장성은 5.7 m, 17.1 m, 28.5 m로 연장성을 고려한 각 구간별 사면의 파괴확률 또한 거의 0%에 가깝다. B-C 기준을 사용하여 계산된 연장성을 고려한 사면 파괴확률 또한 위의 모든 경우에 거의 0.
사면에 분포하는 절리의 연장성을 변수로 사용하지 않는 경우, 절리면의 전단강도 특성에 M-C 기준을 사용하면 전체사면 및 중부와 하부 구간 에서 파괴가능성이 있는 것으로 분석되었고, B-C 기준을사용하면 하부 구간에서만 파괴가능성이 있는 것으로 분석되었다. 그러나 사면에 분포하는 절리의 연장성을 변수로 사용하면 모든 구간에서 파괴확률은 영(zero)에 가까운값으로 분석되었으며, 연구사면이 형성된 후 10년 이상 경과하였으나 현재까지 붕괴된 이력이 없으며 현재도 불안정한 징후가 발견되지 않아서 절리의 연장성을 변수로 사용 하여 분석한 파괴확률이 보다 현실적인 것으로 판단된다.
이 연구에서 분석된 사면은 형성된 후 10년 이상이 경과하였으나 현재까지 붕괴된 이력이 없으며 현재도 어떠한 파괴 징후도 보이지 않고 있다. 그러나 절리의 연장성을 고려하지 않고 실시한 안정성 분석은 파괴확률이 높은 것으로 분석되어서 현실과는 약간의 차이를 보이고 있으며, 연장성을 고려한 안정성 분석은 파괴확률이 거의 영(zero)에 가까워 현재 사면의 안정성을 정확하게 반영하고 있다고 판단된다.
모델사면에서의 확률해석 방법을 강원도 홍천군 팔봉리에 위치한 사면에 적용하였다. 사면에 분포하는 절리의 연장성을 변수로 사용하지 않는 경우, 절리면의 전단강도 특성에 M-C 기준을 사용하면 전체사면 및 중부와 하부 구간 에서 파괴가능성이 있는 것으로 분석되었고, B-C 기준을사용하면 하부 구간에서만 파괴가능성이 있는 것으로 분석되었다. 그러나 사면에 분포하는 절리의 연장성을 변수로 사용하면 모든 구간에서 파괴확률은 영(zero)에 가까운값으로 분석되었으며, 연구사면이 형성된 후 10년 이상 경과하였으나 현재까지 붕괴된 이력이 없으며 현재도 불안정한 징후가 발견되지 않아서 절리의 연장성을 변수로 사용 하여 분석한 파괴확률이 보다 현실적인 것으로 판단된다.
13%로 파괴 가능성이 높다고 판단된다. 상부구간의 안전율 분포는 0.99~28.27 범위에서 전체사면과 유사한 형태를 보사이고, 평균은 3.91, 최빈값은 2.0~2.5이고, 파괴확률은 0.05%로 안전한 것으로 판단된다. 중부 구간 및 하부 구간의 안전율은 각각 0.
89의 범위에서 정규 분포의 형태로 분포한다. 안전율의 평균은 1.75, 1.44, 1.36 으로 상부구간은 안전하나 중부 및 하부구간은 불안전한 것으로 분석되었고, 파괴확률은 0%, 0.5%, 2.1%로 하부 구간에서만 파괴될 가능성이 있는 것으로 분석되었다.
9). 안전율의 평균은 구간 1에서 1.75이고 하부로 갈수록 매우 점진적으로 감소하여 구간 10에서는 1.26의 값을 보이며, 안전율의 최빈값 역시 구간 1에서 1.4~1.8 범위로 최대를 보이다가 하부로 갈수록 점진적으로 감소하여 구간 6부터 10까지는 1.2~1.3 범위를 보여 M-C 기준을 사용하였을 때 보다 안전율의 변화가 매우 적다(Table 2). 파괴확률은 구간 1에서 0.
7). 전단 강도에 M-C 기준을 적용하였을 때 안전율은 0.65부터 42.7까지 매우 넓은 범위에서 감마분포와 유사한 분포를 보이며, 0.8에서 8.0의 범위에서 대부분의 안전율이 분포 하였다(Fig. 7(a)).
전단강도에 B-C 기준을 사용하면 전체사면의 파괴확률은 4.24%에서 0.00%~0.96%로 감소하였고, 구간별 파괴확률 또한 0.06%~8.85%의 범위에서 각각 0.00%~0.09%, 0.05%~0.61%, 0.05%~0.99%로 감소하였다(Table 4). 절리의 연장성을 고려하지 않은 경우에는 하부로 갈수록 파과 확률이 증가하며 상부의 1 및 2구간을 제외한 모든 구간 에서 파괴의 가능성이 있는 것으로 분석되었으나, 절리의 연장성을 확률변수로 사용한 경우에는 일부 구간에서만 1% 에 근접한 파괴확률을 보이며 구간 3 혹은 5에서 최대의 파과확률을 나타내어 차이를 보인다.
Table 3, Table 4는 절리의 연장성을 고려한 모델사면의 파괴확률을 보여준다. 절리면의 전단강도에 M-C 기준을 사용한 경우 전체사면의 파괴확률은 5.86%로 분석 되었으나, 절리의 연장성을 확률변수로 사용한 경우 절리의 연장성에 따라 파괴확률은 각각 0.00%, 0.63% 및 1.33%로 절리의 연장성이 매우 좋은 경우에만 1% 이상으로 해석되었다(Table 3). 각 구간별 파괴확률은 0.
99%로 감소하였다(Table 4). 절리의 연장성을 고려하지 않은 경우에는 하부로 갈수록 파과 확률이 증가하며 상부의 1 및 2구간을 제외한 모든 구간 에서 파괴의 가능성이 있는 것으로 분석되었으나, 절리의 연장성을 확률변수로 사용한 경우에는 일부 구간에서만 1% 에 근접한 파괴확률을 보이며 구간 3 혹은 5에서 최대의 파과확률을 나타내어 차이를 보인다.
파괴확률은 사면의 아래로 갈수록 증가하며 연장성이 매우 좋은 절리의 분포가 요구된다. 절리의 연장성을 입력변 수로 사용하면 연장성이 매우 좋은 절리가 사면에 분포하고 있는 경우에 전체사면과 2개의 구간에서만 파괴확률이 1% 를 초과하여 파괴의 가능성이 있으나 그 외에는 모든 구간에서 안정한 것으로 분석되어, 보다 현실적인 파괴확률을 제시하는 것으로 판단된다. B-C 기준을 사용한 경우도 M-C 기준을 사용한 경우와 유사하나, 전체사면 및 각 구간의 파괴확률이 M-C 기준을 사용하였을 때 보다 낮은값을 보인다.
05%로 안전한 것으로 판단된다. 중부 구간 및 하부 구간의 안전율은 각각 0.88~2.08의 범위 및 0.86~1.57의범위에서 정규분포의 형태를 따르고 있으며, 평균은 각각 1.38과 1.19이고 파괴확률은 1.95%와 6.85%로 파괴될 가능성이 높은 것으로 분석되었다.
3 범위를 보여 M-C 기준을 사용하였을 때 보다 안전율의 변화가 매우 적다(Table 2). 파괴확률은 구간 1에서 0.06%, 구간 2에서 0.80%로 안정성 판정기준 1% 이하이나, 구간 3에서부터 1%를 상회하여 구간 10에서는 최대 8.85%의 파괴확률을 보여 M-C 기준과 비교할 때 파괴 확률의 값은 낮으나 유사한 증가 형태를 보인다.
4로 급격히 감소한 후 구간 10까지 점차적으로 감소하는 양상을 보인다(Table 2). 파괴확률은 구간 1에서 0.12%, 구간 2에서 0.45%로 안전성 판정기준 1% 이하이나 구간 3에서부터 1%를 상회하여 구간 10에서는 15.15%의 매우 높은 파괴확률을 보인다.
후속연구
연장성을 고려한 사면의 파괴확률 분석은 불연속면의 발달특성을 통계적으로 충분하게 조사할 수 있으나 사면의 예상 파괴지점(또는 파괴면)을 확인하지 못하였을 때 가장 유효하게 사용될 수 있다. 그러나 파괴면의 위치나 특성을 충분히 확인할 수 있을 경우에는 연장성에 대한 고려가 불필요하므로, 연장성을 고려한 확률적 안정해석은 사면의 조건에 따라 선택적으로 실시하는 것이 바람직할 것으로 판단된다. 또한 인장균열과 지하수위의 위치 변화, 불연속면간의 연결성에 대한 고려 및 다양한 현장상황에 대한 적용성 문제에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
그러나 파괴면의 위치나 특성을 충분히 확인할 수 있을 경우에는 연장성에 대한 고려가 불필요하므로, 연장성을 고려한 확률적 안정해석은 사면의 조건에 따라 선택적으로 실시하는 것이 바람직할 것으로 판단된다. 또한 인장균열과 지하수위의 위치 변화, 불연속면간의 연결성에 대한 고려 및 다양한 현장상황에 대한 적용성 문제에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
지질적인 요소란 무엇인가?
일반적으로 암반 사면의 안정성을 분석하기 위해서는 암반내의 각종 지질적인 요소들을 조사, 분석 하여야 한다. 지질적인 요소란 불연속면의 연장성과 방향성 등을 포함하는 불연속면의 물리적, 역학적 특성을 말하는 것으로 사면의 안정성을 좌우하는 중요한 요소이다. 이러한 지질적인 요소를 이용하여 사면의 안정성을 파악하는 방법은 크게 경험적 방법과 운동학적(kinematic) 방법, 동역학적(kinetic) 방법 및 수치 해석적 방법으로 나눌 수 있다.
지질적인 요소를 이용하여 사면의 안정성을 파악하는 방법의 종류에는 무엇이 있는가?
지질적인 요소란 불연속면의 연장성과 방향성 등을 포함하는 불연속면의 물리적, 역학적 특성을 말하는 것으로 사면의 안정성을 좌우하는 중요한 요소이다. 이러한 지질적인 요소를 이용하여 사면의 안정성을 파악하는 방법은 크게 경험적 방법과 운동학적(kinematic) 방법, 동역학적(kinetic) 방법 및 수치 해석적 방법으로 나눌 수 있다.
절취사면의 유지관리에 대한 중요성이 대두되고 있는 배경은 무엇인가?
최근 인구의 증가와 급격한 산업발달로 철도, 터널, 택지개발 등 각종 건설공사가 활발히 진행되고 있으며, 국가 기반시설에 대한 투자 확충으로 신설도로가 급격히 증가하고 기존의 도로 또한 확장되고 있다. 국토의 대부분이 산악지대인 우리나라는 건설공사나 도로건설 시 사면을 절취하는 경우가 빈번히 발생하고 있으며, 절취사면의 붕괴로 인한 인적, 물질적 손실이 매년 발생하고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 절취사면의 유지관리에 대한 중요성이 대두되고 있으며 합리적인 사면의 안정성 분석이 요구됨에 따라 그에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
Goodman, R. E., 1970, The deformability of joints, in determination of the in-situ modulus of deformation of rock, Amer. Soc. Testing and Mat. Special Tech. Pub., 477, 174-196.
Hoek, E., 2000, Rock engineering; Course notes by E. Hoek [Online], Available: http://www.rocscience.com/hoek/PracticalRockEngineering.asp.
Hoek, E. and Bray, J., 1981, Rock slope engineering, Inst. Min. Metal., London, 358p.
Hudson, J. A. and Priest, S. D., 1979, Discontinuities and rock mass geometry, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., 16, 339-362.
Kim, H. and Major, G., 1978, Application of Monte Carlo techniques to slope stability analysis, Proc. 19th U. S. Symp. Rock Mech., Reno, Nevada, 28-39.
Kulatilake, P. H. S. W., Finley, R. E., and Ghosh, A., 1985, Effect of variability of joint orientation and strength on factor of safety of wedge stability, Proc. Int. Symp. Fund. Rock Joints, Bjorkliden, Lapland, Sweden, 25-34.
Kulatilake, P. H. S. W. and Wu, T. H., 1984, Estimation of mean trace length of discontinuities, Rock Mech. Rock Eng., 17, 215-232.
Major, G., Ross-Brown, D., and Kim, H., 1978, A general probability analysis for three dimensional wedge failure, Proc. 19th U. S. Symp. Rock Mech., Reno, Nevada, 45-56.
Mauldon, M., 1998, Estimating mean fracture trace length and density from observation in convex windows, Rock Mech. Rock Eng., 31, 201-216.
Mauldon, M., Dunne, W. M., and Rohrbaugh, M. B., 2001, Circular scanlines and circular windows; new tools for characterizing the geometry of fracture traces, J. Struc. Geol., 23, 247-258.
Mostyn, G. R. and Li, K. S., 1993, Probabilistic slope analysis-state of play, Proc. Conf. Prob. Methods in Geotech. Eng., Canberra, Australia, 89-109.
Muralha, J., 1991, A probabilistic approach to the stability of rock slope, 7th Cong. ISRM, Aachen, Germany, 921-927.
Muralha, J. and Trunk, U., 1993, Stability of rock blocks- Evaluation of failure probabilities by the Monte Carlo and first order reliability methods, Int. Symp. Assess. Prev. Failure Phenom. in Rock Eng., Istanbul, Turkey, 759-765.
Narr, W. and Suppe, J., 1991, Joint spacing in sedimentary rocks, J. Struc. Geol., 13, 1037-1048.
Patton, F. D., 1966, Multiple modes of shear failure in rock, Proc. 1st Int. Congr. of Rock Mech., Lisbon, 1, 509-513.
Priest, S. D., 1993, Discontinuity analysis for rock engineering, Chapman & Hall, New York, 473p.
Priest, S. D. and Brown, E. T., 1983, Probabilistic stability analysis of variable rock slopes, Trans. Inst. Min. & Metall., 92p.
Priest, S. D. and Hudson, J. A., 1981, Estimation of discontinuity spacing and trace lengths using scanline surveys, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., 18, 183-197.
Richarts, L. R., Leg, G. M. M. and Whittle, R. A., 1978, Appraisal of stability conditions in rock slopes, In Found. Eng. in Diff. Ground, ed. by Bell, F. G., Newnes-Butterworths, London, 192-228.
Tabba, M. M., 1984, Deterministic versus risk analysis of slope stability, Proc. 4th Int. Symp. Landslides, 491-498.
Tobutt, D. C., 1982, Monte Carlo simulation for slope stability, Comp. Geosci., 8, 199-209.
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