문제 정의

• 본 논문은 실제 사면 붕괴 사례에 대하여 유효응력에 근거한 해석이 적용될 수 있음을 입증하는 데 초점을 두고 있다. 본 연구는 불포화토의 사면안정성에 대하여 흡수응력특성 곡선에 의한 유효응력을 실제에 적용하는데 초점을 두고 있다. 먼저 대상 잔류토의 본 연구에서는 유한요소 해석장에서 불포화 사면의 안정성 해석을 수행하였다. 잔류토층 사면의 실제

  가설 설정

  • 후)침투 효과가">침투효과가 합리적으로 평가되지 못하고 있는 실정이다. 국내 설계 관례에 따르면, 사면 단면이 모두 포화된 상태를 상정하여 설계하거나 사면 상단 부근에 지하 수위가 위치하고 있다고 가정하여 설계한다(건설교통부, 2001, Kim et al., 2009). 이로 후)특정 면에서">특정면에서 나타나는 응력을 고려한다. 따라서 응력과 강도는 활동체의 중량에 의존하며, 절편 측면에 힘이 대칭적으로 작용하는 것으로 가정한다. 하지만 연속체역학에 기반한 후)축에선형적으로">축에 선형적으로 투영하였을 때 구할 수 있다. 불포화 마찰각은 모관흡수력에 상관없이 유효마찰각과 동일하다고 가정한다. 따라서 후)탄성 모델을">탄성모델을 이용하여 단순하게 계산한다. 탄성계수는 변위에는 크게 영향을 끼치지만 전응력에는 크게 영향을 주지 않는다고 판단하여, 계수들은 표 1과 같이 가정하였다. 불포화 유동 및 후)함수특성 곡선은">함수특성곡선은 잔류토와 동일하게 가정하였다. 투수계수곡선은 잔류토의 투수계수를 참고하여 가정하였으며, 표 1에 정리하였다.
  • 70e-7m/sec로 설정하였다. 풍화암에 대하여, 함수특성곡선은 잔류토와 동일하게 가정하였다. 투수계수곡선은 잔류토의

    제안 방법

    • 후)특성 곡선을">특성곡선을 구하였으며, 이로부터 불포화토의 유효응력을 산정할 수 있었다. 강우로 인한 침투해석을 통하여 불포화 사면의 간극수압과 흡수응력의 분포를 구하였다. 탄성해석을 통하여 지층의 후)각적분">각 적분 점에서 구한 응력은 절점으로 투영된다. 그리고 각 요소의 평균값으로부터 절편 저면의 중심부에서 나타나는 수직응력과 전단응력을 평가한다. 후)전단 강도">전단강도 특성을 평가할 것이다. 그리고 유한요소해석을 통하여 불포화 침투 및 전응력 분포에 대한 해석을 수행한다. 실제 붕괴사면은 유효응력에 근거하여 안전율이 산정되며, 후)획득할 수">획득할 수 없었다. 대안적으로 현장 함수비 및 밀도하에서 정적다짐으로 교란시료를 재성형하여 삼축시험을 수행하였다. 그림 4(b)에서는 그림 1에 나타난 절차로 구한 후)부정류해석에">부정류 해석에 의하여 수행한다. 불교란 시료부터 구한 SWCC 및 수리전도도를 입력하여 사면 지층의 간극수압을 구한다.
    • 안전율을 평가하기 위하여, 현장 파괴면 및 예비해석을 통하여 활동면을 설정하였다. 주어진 후)유효수직응력을">유효 수직응력을 계산하였다. 유효응력에 따른 전단강도와 전단응력을 비교하여, 강우 시 예상 파괴면에서 나타나는 안전율의 변화를 계산하였다. 이로부터 다음과 같은 결과를 정리할 수 있었다.
    • 후)전 응력은">전응력은 탄성해석으로부터 계산하였고 간극수압과 체적함수비는 부정류해석에 의하여 계산되었다. 후)전 응력을">전응력을 구하는 유한요소해석은 탄성해석이 수행되었다. 안전율을 평가하기 위하여, 현장 파괴면 및 예비해석을 통하여 활동면을 설정하였다. 주어진 활동면에 대하여 작용응력 및 유효응력에 기반한 전단강도를 구한다.
    • 후)흡수 응력의">흡수응력의 분포를 구하였다. 탄성해석을 통하여 지층의 전응력장을 구한 후, 주어진 활동면에 대하여 전단응력과 유효 수직응력을 계산하였다. 유효응력에 따른 후)함수특성 곡선함">함수특성곡선함수부터 흡수응력 특성곡선을 구하였으며, 이로부터 불포화토의 유효응력을 산정할 수 있었다. 강우로 인한 침투해석을 통하여

      대상 데이터

      • 후)절토가 이루어졌고,">절토가 이루어졌고, 타 구간의 일부 사면은 50° 정도의 급경사로 인하여 활동이 일어났다. 대상 사면은 2005년 12월에서 2006년 6월까지 안정한 상태를 유지한 구간에서의 대표 단면이다.
      • 후)불포화사면의">불포화 사면의 안정성 해석을 수행하였다. 잔류토층 사면의 실제 붕괴사례를 대상으로 직접 불포화 물성을 획득할 수 있었다. 잔류토층의 붕괴단면 외곽에서 블록시료를 채취하였다. 그림 4(a)에서 보여지듯이, 후)진주도로">진주 도로 현장의 절토사면에서 사면의 붕괴가 광범위하게 일어났다. 지층은 장석질 사암, 실트암, 셰일로 구성되었다. 퇴적암은 풍화되어

        데이터처리

        • 후)붕괴 단면">붕괴단면 외곽에서 블록시료를 채취하였다. 그림 4(a)에서 보여지듯이, 압력판추출시험을 통하여 불교란시료의 함수특성곡선을 획득하였고, RETC 프로그램을 이용하여 van Genuchten 모델로 회귀분석을 하였다(van Genuchten et al., 1991).

          이론/모형

          • 후)불교란 시료의">불교란시료의 수리전도도는 다양한 모관흡수력하에서 정수두법에 의하여 구하였다. 그 결과 그림 4(c)와 같이 해석 절차는 불포화 유동, 전응력 분포 및 안전율을 구하는 과정을 포함하며(Lu et al., 2012), Geostudio 2007(Geo-slope, 2007) 코드를 이용하여 수행하였다. 불포화 유동은 강우에 따른 정상류 및

            성능/효과

            • 후)1.불포화층의">1. 불포화층의 침투시에 포화도가 증가하고 간극수압이 증가하여 지표부근에서는 0에 가까운 값으로 나타났다. 또한 후)2.강우에">2. 강우에 따라 지층의 유효응력은 감소하였고, 유효응력에 기반한 안전율은 시간에 따라 감소하였다. 이러한 안정성의 변화는 후)예비 해석을">예비해석을 통하여 최소안전율을 나타내는 두 종류의 활동면을 파악하였으며, 현장에서 관찰된 형태와 유사하게 첫번째 파괴는 잔류토 사면 하단에서 얕게 비롯되었고 두번째 파괴는 전반적인 활동이 일어났다.

            후속연구

            • 후)수행 중에">수행중에 있다. 또한 실제 사면의 다양한 사례에 대한 연구를 통하여 유효응력에 기반한 불포화사면 안정 해석에 대한 연구가 지속될 필요가 있다.
            • 후)적용하는 데">적용하는데 초점을 두고 있다. 먼저 대상 잔류토의 함수특성 및 전단강도 특성을 평가할 것이다. 그리고 유한요소해석을 통하여 불포화 침투 및 후)항복 규준을">항복규준을 적용한 구성관계를 적용하는 것이 합리적이다. 이를 위해서는 응력해석에 관한 미분방정식과 구성관계를 유효응력으로 정식화하는 것이 필요하며, 이에 대한 후속연구가 수행중에 있다. 또한 실제 사면의 다양한 사례에 대한 연구를 통하여 유효응력에 기반한