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사면의 구역 및 절리의 연장성을 고려한 암반사면의 안정성 확률해석
Probability Analysis of Rock Slope Stability using Zoning and Discontinuity Persistence as Parameters 원문보기

지질공학 = The journal of engineering geology, v.20 no.2 = no.64, 2010년, pp.155 - 167  

장보안 (강원대학교 지구물리학과) ,  성숙경 (강원대학교 지구물리학과) ,  장현식 (강원대학교 지구물리학과)

초록
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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.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

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...

주제어

AI 본문요약
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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.
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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.
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참고문헌 (36)

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