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강우시 습윤전선 및 지하수위를 고려한 사면의 안정성 해석
Analysis of Slope Stability with Consideration of the Wetting Front and Groundwater Level During Rainfall 원문보기

지질공학 = The journal of engineering geology, v.21 no.1 = no.67, 2011년, pp.25 - 34  

송영석 (한국지질자원연구원 지구환경연구본부) ,  홍원표 (중앙대학교 공과대학 건설환경공학과)

초록
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본 연구에서는 도로시공을 위한 사면절개시 발생된 산사태 현장을 대상으로 강우시 침투를 고려한 사면안정해석 방법을 적용하였다. 강우시 침투를 고려한 사면안정해석법은 크게 세가지로 구분할 수 있다. 첫 번째는 지반내 습윤전선이 하강을 고려하여 해석하는 방법, 두 번째는 지반내 지하수위의 상승을 고려하여 해석하는 방법, 그리고 세 번째는 지반내 습윤전선 하강 및 지하수위 상승을 고려하여 해석하는 방법이다. Bishop의 간편법을 이용하여 해석한 결과, 강우시 습윤전선 하강으로 인한 사면안전율 감소가 지하수위 상승으로 인한 사면안전율 감소보다 빠르게 진행됨을 알 수 있다. 또한, 습윤전선 하강 및 지하수위 상승이 동시에 일어날 경우 사면안전율은 매우 급속하게 감소함을 알 수 있다. 따라서, 강우시 사면안정해석법은 지반내 지하수위 상승과 습윤전선 하강을 동시에 고려하여 해석하는 것이 보다 바람직하다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

We applied a slope-stability analysis method, considering infiltration by rainfall, to the construction site where an express highway is being extended. Slope stability analysis that considers infiltration by rainfall can be classified into three methods: a method that considers the downward velocit...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그러나 지표면에서 지표수의 지반내 침투량 등도 사면의 안정에 많은 영향을 미칠 것이므로 강우시 지반 내 지하 수위 상승, 지표수 침투 그리고 이들 두 가지 경우가 동시에 발생하였을 경우에 대하여 각각 사면안정해석을 수행하여 이에 대한 영향을 검토하고자 한다. 본 연구에서는 강원도 동해고속도로 확장공사구간에서 발생된 산사태 현장을 대상으로 사면안정해석을 수행한다.
  • 그러나 지표면에서 지표수의 지반내 침투량 등도 사면의 안정에 많은 영향을 미칠 것이므로 강우시 지반 내 지하 수위 상승, 지표수 침투 그리고 이들 두 가지 경우가 동시에 발생하였을 경우에 대하여 각각 사면안정해석을 수행하여 이에 대한 영향을 검토하고자 한다. 연구에서는 강원도 동해고속도로 확장공사구간에서 발생된 산사태 현장을 대상으로 사면안정해석을 수행한다. 대상 사면에 대한 지표수 침투시 사면안정성 변화를 고찰하기 위하여 습윤전선 하강의 경우, 지하수위 상승의 경우, 그리고 습윤전선 하강 및 지하수위 상승을 모두 고려한 경우에 대한 사면안정해석을 수행하고자 한다.
  • 본 연구에서는 산사태가 발생된 현장을 대상으로 사면안정해석을 수행하여 강우시 사면안정성 변화를 조사하였다. 강우시 침투를 고려한 사면안정해석법으로는 토층내습윤전선의 하강을 고려하여 해석하는 방법, 토층내 지하수위의 상승을 고려하여 해석하는 방법, 그리고 토층내 습윤전선의 하강 및 지하수위의 상승을 동시에 고려하여 해석하는 방법으로 구분할 수 있다.
  • 대상 사면에 대한 지표수 침투시 사면안정성 변화를 고찰하기 위하여 습윤전선 하강의 경우, 지하수위 상승의 경우, 그리고 습윤전선 하강 및 지하수위 상승을 모두 고려한 경우에 대한 사면안정해석을 수행하고자 한다. 이를 토대로 강우 시 지표수 침투를 고려한 합리적인 사면안정해석 방법을 제안하고자 한다.

가설 설정

  • 대상사면의 경우 실제 사면활동면은 암반층위에 존재하는 점토층에서 발생되었으므로 암반층내의 지하수위 변화는 사면안정성에 영향을 미치지 않는 것으로 예상할 수 있다. 따라서, 습윤전선 하강에 따른 사면안정해석은 습윤전선이 지표면으로부터 시작하여 암반층인 파쇄심한 연암층의 상부에 위치하는 것으로 가정하여 해석을 수행하였다(Fig. 2 참조). 이를 통하여 토사층에서의 지하수위 상승에 따른 사면안정성과 비교검토가 가능할 것이다.
  • 대상사면의 경우 실제 사면 활동면은 암반층위에 존재하는 점토층에서 발생되었으므로 암반충내의 지하수위 변화는 사면안정성에 영향을 미치지 않는 것으로 예상할 수 있다. 따라서, 지하수위 상승에 따른 사면안정해석은 지하수위가 암반층인 파쇄심한연암층의 상부에 위치하는 것으로 시작하여 지표면까지 상승하는 것으로 가정하여 해석을 수행하였다(Fig. 2 참조). 이러한 해석을 통하여 토사층에서의 습윤전선 하강에 따른 사면안정 성과 비교검토가 가능할 것이다.
  • 그림에서 보는 바와 같이 지표면으로부터 가상파괴면(potential sliding surface)까지의 연직깊이를 H라 하고 지표면으로 부터 침투되는 습윤전선까지의 깊이를 Hm라 하였다. 지표면으로부터 침투되는 습윤전선까지의 범위를 습윤대라고 하고, 지표면과 습윤전선이 평행하게 발생하는 것으로 가정하였다. 예를들면, Hwi/H = 0.
  • 그림에서 보는 바와 같이 가상파괴면으로부터 지하수위가 상승하는 높이를D2라 하였다. 이때 가상파괴면으로부터 지하수위가 상승하는 범위를 포화대라고 하고, 가상파괴면과 지하 수위 면이 평행한 것으로 가정하였다. 예를들면, Hw2/H=0.
  • 이를 위하여 지하수위는 파쇄심한 연암층에서부터 상승하는 것으로 가정하여 해석을 수행하였다.
  • 수행하였다. 이를 위하여 지하수위는 파쇄심한 연암층의 상부에서부터 상승하고, 습윤전선은 지표면으로부터 하강하는 것으로 가정하여 해석을 수행하였다.
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참고문헌 (13)

  1. 박덕근, 1999, 우리나라 사면붕괴의 현황과 대책, 제4회 방재행정세미나 논문집, 177-214. 

  2. 한국도로공사, 1996, 도로설계실무편람 -토질 및 기초-, 한국도로공사, 255p. 

  3. 송영석, 홍원표, 2007, 퇴적암지역에서의 산사태 원인 및 특성분석에 대한 사례연구, 지질공학, 17(1), 101-113. 

  4. 홍원표, 송영석, 2006, 활동억지시스템으로 보강된 사면의 안정해석 프로그램 개발, 지질공학, 16(1), 45-58. 

  5. 홍원표, 한중근, 김상규, 김마리아, 김윤원, 1990, 강우로 기인되는 우리나라 사면활동의 예측, 대한토질공학회, 6(2), 55-63. 

  6. 홍원표, 한중근, 송영석, 신도순, 2003, 대절토사면에 보강된 억지말뚝의 활동억지효과에 관한 연구, 한국지반공학회 사면안정위원회 학술발표회 논문집, 65-81. 

  7. Bishop, A.W., 1955, The use of the slip circle in the stability analysis of slopes, Geotechnique, 5, 7-17. 

  8. Brand, E. W., 1985, Predicting the performance of residual soil slopes, Proc., 11th ICSMFE, Sanfrancisco, 2541-2573. 

  9. Hoek, E. and Bray, J.W., 1977, Rock slope engineering, Institute of Mining and Metallurgy, London, 402p. 

  10. Hoek, E. and Brown, E.T., 1980, Underground excavation in rock, Institute of Mining and Metallurgy, London, 61-86. 

  11. Kang, G.C., Song, Y.S. and Kim, T.H., 2009, Behavior and stability of a large-scale cut slope considering reinforcement stages, Landslides, 6(3), 263-272. 

  12. Lumb, P., 1975, Slope failure in Hong Kong, Journal of Engineering Geology, 8, 31-65. 

  13. 山口貢一, 1967, 地すべりの素因と誘因につにで, 地すべり, 4(1), 4-11. 

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