선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
가설 설정
- 8 mm의 일강수량이 최대로 나타났다. 강우패턴 적용 시 강우시간을 24시간으로 설정하여 일강수량을 모두 반영해야하나 본 연구에서는 Huff의 4분위법을 적용하기 위해 강우시간을 총20시간으로 설정하여 214.83 mm 의 강우가 발생하는 것으로 가정하였으며, 214.83 mm의 강우강도를 기준으로 4가지 강우패턴을 작성하였다(Fig. 6).
- 본 연구에서는 셀의 크기를 5 m × 5 m의 정사각형 모양으로 분할하였으며, 모든셀에서 토층의 두께는 1 m로 설정하였다. 또한 사면의 붕괴가 발생하는 활동면은 기반암과 토층의 경계부이며, 초기 지하수위가 기반암면에 있는 것으로 가정하여 무한사면 안정해석을 수행하였다.
제안 방법
- 따라서 다음 절의 강우지속시간에 따른 안전율 분석에서는 사면 경사가 20∼50°인 셀의 결과를 바탕으로 분석을 수행한다.
- 무한사면 안정해석 식에 따르면 단위중량은 값이 커질수록 사면의 하중을 증가시키기 때문에 불안정한 요소로 판단되며, 마찰각, 점착력, 공극률, 투수계수는 값이 커질수록 사면의 전단강도를 증가시키거나 지하수 및 침투수를 원활하게 배수시키기 때문에 사면의 안전율을 증가시키는 요소로 분류된다. 본 연구에서는 사면의 안정성을 보수적으로 판단하기 위해 5개 지점에서의 시험결과를 대상으로 사면이 가장 불안정해지는 경우의 지반정수를 Case 1로 선정하였으며 그 결과를 분석하였다.
- 본 연구에서는 셀의 크기를 5 m × 5 m의 정사각형 모양으로 분할하였으며, 모든셀에서 토층의 두께는 1 m로 설정하였다.
- 본 연구에서는 울릉도 산지를 대상으로 Huff의 4분위법을 이용한 강우패턴을 해석 모델에 적용하여 강우 지속시간별로 변화하는 지하수위를 고려한 사면의 안정성 해석을 수행하였다. 울릉도 저동리 인근에서 채취한 흙 시료를 대상으로 물성 및 직접전단시험을 통해 지반정수를 산정하였으며, 울릉도의 최대 일강우량으로부터 Huff의 4분위법을 통해 4가지의 강우패턴을 설정하였다.
- 시간대별 강우패턴을 고려한 사면 안정해석을 수행하기 위해 시간에 따른 지하수위 변화를 반영할 수 있는 집수모델과 무한사면 안정해석 기법을 결합한 사면 안정해석 모델을 구축하였다. 해석모델은 Microsoft사의 Visual basic 6.
- 본 연구에서는 울릉도 산지를 대상으로 Huff의 4분위법을 이용한 강우패턴을 해석 모델에 적용하여 강우 지속시간별로 변화하는 지하수위를 고려한 사면의 안정성 해석을 수행하였다. 울릉도 저동리 인근에서 채취한 흙 시료를 대상으로 물성 및 직접전단시험을 통해 지반정수를 산정하였으며, 울릉도의 최대 일강우량으로부터 Huff의 4분위법을 통해 4가지의 강우패턴을 설정하였다. 해석결과를 요약하면 다음과 같다.
- 기존의 연구에서는 무한사면 안정해석 시 강우조건을 고려하기 위해 지하수위를 임의로 가정하여 해석을 수행하였으나 임의로 지하수위를 지정할 경우 시간에 따른 사면의 수리지질학적 및 지형학적 특징을 반영할 수 없다는 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위해 본 연구에서는 수치지형 모델, 지하수위 변화를 반영한 집수모델, 무한사면 안정해석 모델을 결합한 해석모델을 구축하였으며, 울릉도 산지를 대상으로 Huff의 4분위법을 이용한 강우패턴을 해석 모델에 적용하여 강우 지속시간별로 변화하는 지하수위를 고려한 사면의 안정성을 정량적으로 분석하였다.
- 토층의 지반정수를 산정하기 위하여 연구지역 인근 5개 지점에서 흙 시료를 채취하여 물성 및 직접전단시험을 실시하였다. 무한사면 안정해석 시 적용된 물리·역학적 지반정수는 단위중량, 공극률, 투수계수, 마찰각, 점착력이며, 단위중량과 공극률은 흙의 함수비 측정법(ASTM D 2216-10)과 흙의 비중시험법(ASTM D854-10)을 준용하여 측정하였다.
- 0을 이용하여 작성되었다. 해석 과정은 크게 3단계로 나뉘며(Fig. 3), 첫번째 단계에서는 수치지형도를 이용하여 연구지역의 기하 형상을 모델링하고 일정간격의 메시(mesh)로 나누어 해석 영역의 x, y, z좌표를 획득한다. 해석 영역에는 총11개의 입력변수(대상좌표, 표토층 두께, 강우데이터, 식생에 의한 상재하중 및 점착력, 포화 및 습윤단위중량, 내부마찰각, 점착력, 공극률, 투수계수)를 적용할 수 있다.
대상 데이터
- 5mm로 보고되어 있다. 연구대상 지역인 울릉도에서도 2016년 8월 29일부터 9월 1일까지 사흘간 약 380mm의 집중강우가 기록된 바 있다.
- 연구지역은 행정구역상 경상북도 울릉군 울릉읍 저동리 일대로 동경 130°53'0.98''∼130°55'6.75'', 북위 37°30'26.20''∼37°51'39.96''에 위치하며, 남-북 방향으로 680 m, 동-서 방향으로 800 m의 면적을 가진다.
데이터처리
- MOLIT (2000)는 울릉도 우량관측소에서 측정한 강우데이터를 바탕으로 Huff의 4분위법을 적용하여 시간분포 곡선을 작성하였으며, 각 분위별 호우에 대한 초과발생확률 10∼90%에 따른 누가우량 백분율을 산정하였다. 각 분위에서 초과발생확률 50%의 곡선은 통계적으로 중앙값을 나타내므로, 무한사면 안정해석 시 각 분위별 초과발생확률50%의 강우 패턴을 적용하여 해석결과를 비교하였다(Table 1).
이론/모형
- MOLIT (2000)는 울릉도 우량관측소에서 측정한 강우데이터를 바탕으로 Huff의 4분위법을 적용하여 시간분포 곡선을 작성하였으며, 각 분위별 호우에 대한 초과발생확률 10∼90%에 따른 누가우량 백분율을 산정하였다.
- 0을 적용하여 투수계수를 추정하였다. 마찰각과 점착력은 흙의 직접 전단시험(ASTM D 3080-98)을 수행하여 획득하였다.
- 무한사면 안정해석 시 적용된 물리·역학적 지반정수는 단위중량, 공극률, 투수계수, 마찰각, 점착력이며, 단위중량과 공극률은 흙의 함수비 측정법(ASTM D 2216-10)과 흙의 비중시험법(ASTM D854-10)을 준용하여 측정하였다.
- , 2010). 본 연구에서는 지표류 유출해석모델의 개념을 지하수 흐름에 응용한 방법을 이용하였으며, 일반적으로 자연사면에 적용 시 높은 신뢰성을 가지는 것으로 평가되고 있다(Kawatani, 1981; Okimura and Ichikawa, 1985). 집수모델은 연속방정식(식 (2))과 달시의 법칙(식 (3))으로 구성되며, 정사각형으로 분할된 셀에서의 단위시간 당 지하수위를 계산한다(Fig.
- 시간경과에 따라 변화하는 강우패턴을 고려한 무한사면 안정성분석을 위하여 Huff (1967)가 제안한 4분위법 강우패턴을 적용하였다. Huff (1967)의 4분위법은 1955년부터 1966년까지 Illinois 지역의 강우 자료를 분석하여 제안된 총 우량의 시간분포 모형으로써, 누가우량곡선의 작성을 통해 가장 큰 강우량이 발생한 구간을 4가지로 구분하고 지속시간에 따른 누가강우량을 백분율로 제시한 것이다.
- 무한사면 안정해석 시 적용된 물리·역학적 지반정수는 단위중량, 공극률, 투수계수, 마찰각, 점착력이며, 단위중량과 공극률은 흙의 함수비 측정법(ASTM D 2216-10)과 흙의 비중시험법(ASTM D854-10)을 준용하여 측정하였다. 투수 계수는 입도분포분석 시험(ASTM D422-63)으로 산정한 유효입경(d10)을 Hazen (1892)의 경험식에 대입하여 추정하였다(식 (6)). 형상계수는 0.
성능/효과
- 1. 사면의 경사도에 따른 안전율 분석 결과, 경사가 20∼50°에서 안전율 1.0 이하의 셀이 69.1∼70.0%로 분포하며, 경사가 50°이상인 셀에서 사면붕괴가 발생될 수 있는 토사층이 존재하지 않는다는 점을 고려하면, 안전율 1.0 이하의 셀 중 약 90%가 경사 20∼50°에서 발생하는 것으로 분석된다.
- 2. 강우 지속시간에 따른 사면의 안정성을 분석한 결과, 안전율 1.0 이하의 셀이 처음으로 나타나는 강우 지속시간은 1분위의 경우 2시간(누적강우량 39.1 mm)이었으며, 2분위는 5시간(누적강우량 40.94 mm), 3분위는 7시간(누적강우량 34.7 mm), 4분위는 6시간(누적강우량 31.6 mm)으로 분석되었다. 안전율 1.
- 8). 2분위는 12시간(최대 강우 발생 4시간 후, 누적강우량 171.9 mm)에서 약 15.0%로 나타났으며, 3분위는 16시간(최대 강우 발생 4시간 후, 누적강우량 189.05 mm)에서 약 15.6%로, 4분위는 강우 20시간(최대 강우 발생 2시간 후, 누적강우량 214.8 mm)에서 약 16.3%로 안전율 1.0 이하의 셀이 가장 많이 나타났다.
- 3. 안전율 1.0 이하의 셀이 최대로 나타나는 강우 지속시간은 1분위의 경우 6시간이며, 전체 면적 중 약 14.3%를 차지한다. 2분위는 12시간에서 약 15.
- 4. 본 연구에 적용된 무한사면 안정성 해석모델은 분석대상 지역을 메시로 구분하여 각 셀별 안전율을 계산할 수 있으므로 사면의 위험 영역을 비교적 정확하게 예측할 수 있다. 또한 지역별 강우패턴을 고려하여 위험 개소를 광역적으로 예측할 수 있다.
- 강우패턴별 지속시간에 따른 안전율을 분석한 결과, 안전율 1.0 이하의 셀이 처음 나타나는 강우 지속시간은 1분위의 경우 2시간(누적강우량 39.1 mm)이었으며, 2분위는 5시간(누적강우량 40.94 mm), 3분위는 7시간(누적강우량 34.7 mm), 4분위는 6시간(누적강우량 31.6 mm)으로 분석되었다. 안전율 1.
- 그 결과 사면의 경사가 화성암 지역에서는 37∼42°, 변성암 지역에서는 34∼38°, 퇴적암 지역에서는 31∼34°일 때 사면붕괴가 많이 나타났으며, 전반적으로 36∼40° 사이의 경사에서 사면붕괴가 발생되는 것으로 분석되었다.
- (2001)은 싱가포르에서 1993년 11월, 1994년 11월, 1995년 2월에 내린 3가지 강우 패턴을 적용하여 지반의 투수성에 따른 불포화 사면의 안정성을 분석하였다. 분석결과 선행강우는 흙의 투수성을 증가시켜 추후에 내리는 강우에 의한 산사태 발생 가능성을 높이는 것으로 나타났다. Lee and Kim (2013)은 1999년부터 2011년까지 국내의 사면붕괴사례 106건을 분석하여 SMR (strong major rainfall)과 SAR(strong antecedent rainfall)의 강우패턴을 설정하였으며, 이를 반영하여 불포화 사면의 침투 및 안정해석을 수행하였다.
- 연구지역의 강우강도를 산정하기 위하여 1980∼2017년까지 발생한 울릉도의 연도별 최대 일강수량을 조사한 결과 1981년 9월 3일에 257.8 mm의 일강수량이 최대로 나타났다.
- Lee and Kim (2013)은 1999년부터 2011년까지 국내의 사면붕괴사례 106건을 분석하여 SMR (strong major rainfall)과 SAR(strong antecedent rainfall)의 강우패턴을 설정하였으며, 이를 반영하여 불포화 사면의 침투 및 안정해석을 수행하였다. 해석결과 선행강우량이 많을수록 당일강우로 인해 사면붕괴가 더 빨리 발생하는 것을 확인하였다.
후속연구
- 또한 지역별 강우패턴을 고려하여 위험 개소를 광역적으로 예측할 수 있다. 또한 본 연구에 적용된 모델은 해석에 소요되는 시간이 짧기 때문에 기상청의 강우예보를 유사 실시간으로 적용하여 실시간 산사태 경보에 활용할 수 있다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.