[논문]태양광 발전시설이 설치된 사면의 강우시 침투를 고려한 안정성 및 거동 분석

유정연; 이동건; 송기일

doi:10.7843/kgs.2023.39.7.57

태양광 발전시설이 설치된 사면의 강우시 침투를 고려한 안정성 및 거동 분석
Analysis of Stability and Behavior of Slope with Solar Power Facilities Considering Seepage of Rainfall 원문보기

韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society, v.39 no.7, 2023년, pp.57 - 67

유정연 (인하대학교 토목공학과) , 이동건 (인하대학교 토목공학과) , 송기일 (인하대학교 사회인프라공학과)

초록
AI-Helper

우리나라에 분포하는 산지 태양광 발전시설에 의해 강우시 사면파괴가 발생하고 있다. 이때 불투수면인 태양광 패널을 따라 흐르는 강우로 인해 침투 작용이 일반적인 사면과 달라 간극수압 분포가 차이를 보이며 태양광 구조물의 하중에 의해 지반 거동에 차이가 있다. 따라서 본 연구에서는 강우시의 태양광 발전시설이 설치된 사면의 안정성 평가 방법을 개발하고, 최대 사면 변위 지점을 통해 취약지점을 분석하였다. 강우의 침투에 따른 안정성을 평가하고 거동을 예측하기 위해 침투해석과 유한차분법 수치해석을 연계하였다. 대상 현장에 대해서는 함수특성곡선 변수, Mohr-Coulomb 파괴 기준을 만족하는 강도 정수 및 지반 물성치, 사면의 각도와 기반암의 깊이 등의 지형적 인자를 가정하였으며 이들 중 안전율에 가장 큰 영향을 미치는 인자에 대해 검토하였다. 태양광 발전시설의 유무에 따라 침투 양상 및 안전율에 차이가 있으며 강우 침투에 따라 안전율이 감소하는 경향을 보이는 것으로 나타났다. 또한 최대 변위 지점은 사면의 상단부와 하단부 인접 지점에 집중적으로 분포하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Slope failures during rainfall have been observed in mountainous areas of South Korea as a result of the presence of solar power facilities. The seepage behavior and pore pressure distribution differ from typical slopes due to the presence of impermeable solar panels, and the load imposed by the solar power structures also affects the slope behavior. This study aims to develop a method for evaluating the stability of slopes with solar power facilities and to analyze vulnerable points by considering the maximum slope displacement. To assess the slope stability and predict behavior while considering rainfall seepage, a combined seepage analysis and finite difference method numerical analysis were employed. For the selected site, various variables were assumed, including parameters related to the Soil Water Characteristic Curve, strength parameters that satisfy the Mohr-Coulomb failure criterion, soil properties, and topographic factors such as slope angle and bedrock depth. The factors with the most significant influence on the factor of safety (FOS) were identified. The presence of solar power facilities was found to affect the seepage distribution and FOS, resulting in a decreasing trend due to rainfall seepage. The maximum displacement points were concentrated near the upper (crest) and lower (toe) sections of the slope.

주제어

표/그림 (15)

그림 Fig. 1. Coupling analysis procedure of slope with solar power facilities
그림 Fig. 2. Structure of solar panel
그림 Fig. 3. Range of bedrock depth of field site resulted from IDW interpolation
그림 Fig. 4. Geometry in analysis of stability and behavior
그림 Fig. 5. Analysis Model in FLAC3D
표 Table 1. SWCC parameters of soil and bedrock layer (Cho et al., 2017; Rouxel et al., 2011; Domenico and Schwartz, 1990)
표 Table 2. Properties satisfying Mohr-Coulomb failure criterion (Cater and Bentley, 2007; Minnesota Department of Transportation, 2007; Association of Swiss Road and Traffic Engineers; Obrzud and Truty, 2012; Seo at al., 2016)
표 Table 3. Rainfall intensity by duration according to the alert level of steep slope disaster (National Disaster Management Research Institute, 2020)
그림 Fig. 6. Boundary conditions
그림 Fig. 7. Pore water pressure distribution with the 24h of rainfall duration
그림 Fig. 8. Decrease rate of FOS by the existence of panel
그림 Fig. 9. FOS range according to the categorized variables
그림 Fig. 10. Increase rate of maximum displacement by the existence of panel
그림 Fig. 11. Relationship between FOS (1) and maximum displacement
그림 Fig. 12. Distribution of maximum displacement

참고문헌 (22)

Carter, M. and Bentley, S. (1991), "Correlations of soil properties",？Penetech Press Publishers, London.
Cho, M.J., Gwak, Y.S., and Kim S.H. (2017), "The Estimation？of Soil Moisture Characteristic Curve and Model Parameters in？a Steep Hillslope", J. of Korean Society of Hazard Mitigation,？Vol.17, No.6, pp.175-184.
Cho, S.E. (2018), "Probabilistic Stability Analysis of Unsaturated？Soil Slope under Rainfall Infiltration", J. of Korean Geotechnical？Society, Vol.34, No.5, pp.37-51.
Domenico, P.A. and Schwartz, F.W. (1990), "Physical and Chemical？Hydrogeology", John Willey & Sons, New York, USA.
Fredlund, D. G., Rahardjo, H., and Gan, J. K. M. (1987), "Nonlinearity of Strength Envelope for Unsaturated Soils", Proceedings？of 6th International Conference on Expansive Soils, New Delhi,？pp.49-54.
Fredlund, D.G. and Xing, A. (1994), "Equations for the Soil-Water？Characteristic Curve", Canadian geotechnical Journal, Vol.31, No.3,？pp.521-532.
Fredlund, D. G. (1981), "SLOPE-II Computer Program, User's Manual？S-10", Geo-Slope Programming Ltd, Calgary, Canada.
Fredlund, D.G. and Rahardjo, h. (1993), "Soil Mechanics for？Unsaturated Soils", John Wiley & Sons Inc, New York, USA.
Li, N., Zhang, Y., and Huang, L. (2021), "Real-Time Slope Monitoring？System and Risk Communication among Various Parties: Case Study？for a Large-Scale Slope in Shenzhen, China", ASCE, Vol.7, Issue 4.
Ministry of Trade, Industry and Energy (2022), "Renewable Energy？Policy Improvement Plan according to Changes in the Energy？Environment", Press release, 2022.11.3.
Minnesota Department of Transportation (2007), "Pavement Design",？Minnesota, USA.
National Disaster Management Research Institute (2020), "Development？of National-scale Risk Evaluation System for Steep-Slope Disaster",？Ulsan, Korea, pp.33-43.
Ng, C. W. W. and Shi, Q. (1998), "A Numerical Investigation of？the Stability of Unsaturated Soil Slopes Subjected to Transient？Seepage", Computers and Geotechnics, Vol.22, Issue 1, pp.1-28.
Obrzud, R. and Truty, A. (2012), "THE HARDENING SOIL MODEL？- A PRACTICAL GUIDEBOOK Z Soil.PC 100701 report", Zace？Services, Switzerland.
Park, B.S., Jun, S.H., Cho, K.J., and Yoo, N.J. (2010), "Sensitivity？Analyses of Influencing Factors on Slope Stability", J. of Korean？Society of Hazard Mitigation, Vol.10, No.3, pp.91-100.
Park, C.S. and Ahn, S.J. (2019), "An Analytical Study on the Slope？Safety Factor Considering Various Conditions", J. of Korean Geotechnical Society, Vol.25, No.5, 2019. pp.31-41.
Pei, H.F., Zhang, S.Q., Borana, L., Zhao, Y., and Yin J.H. (2019), "Slope Stability Analysis based on Real-Time Displacement Measurements", Measurement, Vol.131, pp.686-693.
Rouxel, M., Ruiz, L., Molenat, Hamon, Y., Chirie, and Michot,？D. (2011), "Experimental Determination of Hydrodynamic Properties？of Weathered Granite", Vadose Zone Journal, Vol.11, Issue 3,？pp.10.
Seo, Y.S., Yun, H.S., Kim, D.G., and Kwon, O.I (2016), "Analysis？on Physical and Mechanical Properties of Rock Mass in Korea",？J. of Engineering Geology, Vol.26, No.4, pp.593-600.
Association of Swiss Road and Traffic Engineers, Swiss Standard？SN 670 010b: Characteristic Coefficients of soils.
Van Genuchten, M. Th. (1980), "A Closed-form Equation for？Predicting the Hydraulic Conductivity of Unsaturated Soils", Soil？Science Society of America Journal, Vol.44, No.5, pp.892-898.
Yu, J.Y., Woo, J.W., Kang, K.N., and Song, K.I. (2023), "Correlations？between Variables Related to Slope During Rainfall and Factor of？Safety and Displacement by Coupling Analysis", Geomechanics？and Engineering, Vol.33, No.1, pp.77-89.

원문보기 상세보기

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증