[논문]연속체 암반비탈면의 강도정수 산정 연구

김형민; 이수곤; 이벽규; 우재경; 허익; 이준기

doi:10.7843/kgs.2019.35.5.5

[국내논문] 연속체 암반비탈면의 강도정수 산정 연구
A Study on Estimating Shear Strength of Continuum Rock Slope 원문보기

韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society, v.35 no.5, 2019년, pp.5 - 19

김형민 (서울시립대학교 대학원 토목공학과) , 이수곤 (서울시립대학교 토목공학과) , 이벽규 ((주)새터기술) , 우재경 ((주)제일엔지니어링) , 허익 ((주)대륜엔지니어링) , 이준기 ((주)대륜엔지니어링)

초록
AI-Helper

암반으로 구성되어 있는 급경사($65^{\circ}{\sim}85^{\circ}$)비탈면이 장기간 안정한 상태로 유지되고 있는 자연현상을 고려할 때, 설계 및 초기 시공 단계에서 위와 유사한 지반 상태로 이루어진 깎기 암반비탈면에 대해 1:0.5(발파암 경사 기준)보다 급한 경사를 적용할 수 있을 것이다. 급경사로 설계 가능한 양호한 연속체 암반비탈면의 안정성을 검토하는 과정에서, 설계실무 측면에서 범용적인 암반강도정수 산정방법이 필요하게 되었다. Hoek 등(2002)이 수정 보완하여 발표한 Hoek-Brown 파괴기준과 GSI분류는 불연속구조의 영향을 충분히 고려한 암반특성화 시스템으로 평가되었으며, 응력변화에 따라 등가 Mohr-Coulomb 강도정수(등면적법)를 산출하는 방법을 제안하였다. 비탈면에서는 등가 M-C 강도정수가 최대구속응력(${{\sigma}^{\prime}}_{3max}$ 또는 수직응력)변화에 따라 민감하게 변화하므로 실무적으로 활용하기에 어려운 점이 있다. 이 연구에서는 양호한 연속체 암반비탈면에 대해 최대구속응력 범위이내에서 범용적으로 적용할 수 있는 강도정수산정방법(등각분할법)을 H-B 파괴기준을 응용하여 제안한다. 등각분할법 강도정수(A)의 타당성 및 적용성을 평가하기 위해, 연구대상 암반비탈면을 기존 실시설계 현장 인근에 있는 급경사 비탈면에서 암석종류별(화성암, 변성암, 퇴적암)로 선정하고, Hoek이 제시한 등가 M-C 강도정수(등면적법)들과 비교 분석하였다. 등면적법 및 등각분할법 등가 M-C 강도정수는 기본적인 자료인 기존 실시설계 현장의 실내 암석 삼축압축시험과 연구대상 암반비탈면의 불연속구조의 특성조사(Face Mapping)를 통해 RocLab 프로그램(H-B 파괴기준을 기본으로 전산화된 지반정수 산정 소프트웨어)을 활용하여 산정하였다. 산정된 등면적법 등가 M-C 강도정수는 상호 연동되어 점착력과 내부마찰각이 아주 크거나($45^{\circ}$ 이상) 작게 나타났다. 등각분할법 등가 M-C 강도정수는 등면적법 등가 M-C 강도정수의 중간 정도이며, 내부마찰각은 $30^{\circ}{\sim}42^{\circ}$의 범위를 보인다. 연구대상 암반비탈면의 등각분할법 강도정수(A)와 기존 실시 설계 현장에서 연구대상 암반비탈면과 유사한 암반상태(동일 등급 RMR)에 적용한 강도정수(B)와 비교 분석하고, 이 지반정수들로 적용한 비탈면 안정해석(한계평형해석과 유한요소해석) 결과를 통해 제안한 등각분할법의 적용성을 간접적으로 평가하였다. A와 B의 강도정수 차이는 10% 정도이다. 한계평형해석 결과(우기 기준), A적용 안전율(Fs)=14.08~58.22(평균 32.9), B적용 안전율(Fs)=18.39~60.04(평균 32.2)이며, 각 동일한 암석종류에 따라 상호 유사하게 나타났다. 유한요소 해석 결과, A적용 변위=0.13~0.65mm(평균 0.27mm), B적용 변위=0.14~1.07mm(평균 0.37mm)으로 매우 유사하다. H-B 파괴기준을 응용하여 등각분할법으로 산출한 지반 정수를 실무적인 전단강도로 적용할 수 있는 적용성 평가에서 유의미한 결과를 확인할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Considering the natural phenomenon in which steep slopes ($65^{\circ}{\sim}85^{\circ}$) consisting of rock mass remain stable for decades, slopes steeper than 1:0.5 (the standard of slope angle for blast rock) may be applied in geotechnical conditions which are similar to those above at t...

주제어

표/그림 (10)

그림 Fig. 1. Estimating shear strength suggested by Hoek (2002)
그림 Fig. 2. Estimating shear strength by Iso-Angle Division method in continuum rock slope
표 Table 1. Engineering rock mass classification, discontinuity dip and slope angle of rock mass slope in study area
그림 Fig. 3. Estimating shear strength suggested by Hoek for slope stress
그림 Fig. 4. Estimating shear strength by Iso-Angle Division method in continuum rock slope
표 Table 2. Shear strength of rock slope induced by H-B envelope
표 Table 3. Shear strength of Iso-Angle Division method (A) and working design (B)
그림 Fig. 5. Safety facter of LEM (wet condition) as shear strength of Iso-Angle Division method (A) and working design (B) for granite slope
그림 Fig. 6. FEM (displacement : mm) as geotecnical strength of Iso-Angle Division method (A) and working design (B) for granite slope
표 Table 4. Numerical analysis result applied geotecnical strength of Iso-Angle Division method (A) and working design (B)

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	SoilWorks란 무엇인가?	SoilWorks는 터널, 사면, 기초, 연약지반, 침투, 동해석등 설계 분야별로 활용되고 있는 범용 해석 프로그램이다. 이 해석 툴을 이용하여 한계평형해석과 유한요소 해석을 수행하였다.
	설계과정에서 어떤 경우를 양호한 연속체 암반비탈면으로 표현하는가?	5 경사의 비탈면으로 설계 및 시공이 가능할 것이다. 설계과정에서 일반적으로 암반상태가 양호하고, 불연속구조의 분포특성이 암반구조물(암반 비탈면)의 방향성과 기하학적 관계에서 안정한 경우를 양호한 연속체 암반비탈면으로 표현 하고, 이 연속체 암반의 강도정수를 여러 과정을 통해 결정한다. 이 과정에서 이 암반비탈면에 대한 실무적이고 공학적인 암반 지반정수 산정 방법을 정립하는 것이 필요하게 된다.
	암반특성화시스템은 이 후 GSI 분류를 활용하여 무엇으로 발전하였는가?	이결과, 암반의 불연속구조 특성과 구성 암석 특성으로 부터 암반특성치를 산정하는 암반특성화시스템이 개발되었다. 이는 GSI분류를 활용한 H-B 파괴기준(Hoek et al., 1980; 2002)으로 발전되었다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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