[논문]암반사면의 평면파괴해석을 위한 간이 확률론적 해석 비교연구

김영민

doi:10.7474/tus.2021.31.5.360

암반사면의 평면파괴해석을 위한 간이 확률론적 해석 비교연구
A Comparative Study of Simplified Probabilistic Analysis Methods for Plane Failure of Rock Slope 원문보기

터널과 지하공간: 한국암반공학회지 = Tunnel and underground space, v.31 no.5, 2021년, pp.360 - 373

초록
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지반공학 분석에는 재료정수의 샘플링 및 실험기술에 이르기까지 많은 불확실성의 원인이 존재한다. 암반사면의 평면파괴에 대한 기존의 결정론적 안정성 분석은 안전율은 계산하지만, 파괴확률이나 신뢰지수를 고려하지 않는다. 기존의 사면안정해석에서는 지반의 불확실성을 전체적 안전율로 평가하여 현실적인 암반사면의 안정성을 자세히 평가하기가 힘들다. 본 논문에서는 암석사면의 평면파괴에 적용되는 MCS, FOSM, PEM, Taylor Series와 같은 기존의 확률론적 분석기법을 자세히 검토한다. 몬테카를로 방법(MCS)은 가장 정확한 확률론적 안전율을 계산한다. 그러나 이 방법은 시간이 많이 걸리는 문제가 발생되므로 간이 확률론적 방법은 MCS에 대한 대안이 될 수 있다. 이 연구에서는 간이 확률론적 방법을 사용하여 암반사면의 평면파괴에 대한 확률분석을 제시하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Many sources of uncertainty exist in geotechnical analysis ranging from the material parameters to the sampling and testing techniques. The conventional deterministic stability analysis of a plane failure in rock slope produce a safety factor but not a probability of failure or reliability index. In the conventional slope stability analysis by evaluating the ground uncertainty as an overall safety factor, it is difficult to evaluate the stability of the realistic rock slope in detail. This paper reviews some established probabilistic analysis techniques, such as the MCS, FOSM, PEM, Taylor Series as applied to plane failure of rock slopes in detail. While the Monte - Carlo methods leads to the most accurate calculation of the probability of safety, this method is too time consuming. Therefore, the simplified probability methods could be alternatives to the MCS. In this study, using these simple probability methods, the failure probability estimation of a plane failure in rock slope is presented.

주제어

표/그림 (18)

그림 Fig. 1. The probabilistic design model
그림 Fig. 2. PEM sampling points
그림 Fig. 3. Plane failure without tension crack (model 1)
그림 Fig. 4. Plane failure with tension crack (model 2)
표 Table 1. Input parameters on plane failure without tension (model 1)
표 Table 2. Taylor series reliability analysis for plane failure without tension crack (model 1)
표 Table 3. The result of COV on the plane failure without tension crack (model 1)
표 Table 4. Average safety factor for plane failure without tension crack (model 1) using monte carlo simulation
표 Table 5. COV of Safety factor using probabilistic methods (considering cohesion, coefficient of friction)
그림 Fig. 5. Reliability index vs. COV
표 Table 6. COV of Safety factor using probabilistic methods (considering cohesion, coefficient of friction, unit weight)
표 Table 7. Reliability index and failure probability for plane failure considering cohesion, coefficient of friction, unit weight
그림 Fig. 6. Distribution of safety factor using MCS
표 Table 8. Input parameters on plane failure (model 2)
표 Table 9. COV of Safety factor using probabilistic methods (considering cohesion, coefficient of friction, unit weight)
그림 Fig. 6. Distribution of safety factor using MCS (continued)
표 Table 10. Reliability index and failure probability for plane failure considering cohesion, coefficient of friction, unit weight
그림 Fig. 7. Reliability index vs. COV

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