[논문]대절토사면의 현장계측 및 수치해석을 통한 사면 안정성 분석 사례

김병철; 황지훈; 원지현; 최문규; 권오성; 송치용

문제 정의

본 연구에서는 사면의 수평방향 변위 계측결과 분석 및 대상 사면에 대한 수치해석을 통하여 사면의 안정성 여부를 판단하며, 굴착단계별 수평방향 변위량 및 변위 양상을 분석함으로써 급격히 증가한 변위의 원인을 파악하고자 한다. 보다 자세한 원인 규명을 위한 확인 시추조사를 실시하여 하부 지층 특성을 파악하였으며 실제 수평방향 변위 계측결과와의 비교 .
보다 자세한 원인 규명을 위한 확인 시추조사를 실시하여 하부 지층 특성을 파악하였으며 실제 수평방향 변위 계측결과와의 비교 . 분석을 통해 본 사면에 적합한 사면보강공법을 제시하고자 한다.
따라서 본 연구에서는 해석 대상의 변위와 함께 사면을 구성하는 각 요소별 파괴여부를 파악할 수 있는 수치해석적 방법을 이용하여 변위발생의 원인파악 및 사면의 안정성을 평가해 보고자 하였다. 이를 위 해 유한차분법 (FDM)을 이용한 지 반 범용해석 프로그램 인 FLAG 2D(Ver.
본 연구에서는 사면 굴착과정에서 발생한 변위 계측결과를 분석하여 현재 사면의 활동 현황을 파악하고, 수치해석을 통하여 굴착단계별 수평방향 변위량 및 변위 양상을 파악하였다. 또한 보다 자세한 원인 규명을 위해 확인 시추조사를 실시하여 하부 지층 특성을 파악하여 본 사면에 적합한 사면보강공법을 제안하였으며, 다음과 같은 결론을 도출하였다.

제안 방법

원인을 파악하고자 한다. 보다 자세한 원인 규명을 위한 확인 시추조사를 실시하여 하부 지층 특성을 파악하였으며 실제 수평방향 변위 계측결과와의 비교 . 분석을 통해 본 사면에 적합한 사면보강공법을 제시하고자 한다.
이를 위 해 유한차분법 (FDM)을 이용한 지 반 범용해석 프로그램 인 FLAG 2D(Ver. 5.0)를 이용하여 사면에 대한 해석을 수행하였으며 사면의 굴착 단계별 사면내 소성영역 및 변위양상의 분석을 통해 각 단계별 사면의 거동을 분석하였다.
「00도로 확 . 포장공사 사면안정대책 연구보고서(2002. 2.)」에서 산정한 암반의 강도 정수 및 변형 계수를 적용하였으며(표 1 참조), 지층구분은 풍화암과 연암으로 단순화하였다. 또한 사면 굴착시 제거되는 표토층(두께 1.
0m)은 풍화암 물성으로 대체하였으나 해석결과에는 큰 영향이 없을 것으로 판단된다. 각 소단 굴착단계에 따라 11단계로 나누어 해석을 수행하였으며, 계측기가 위치한 요소의 수평변위를 각 단계별로 산정하였다.
앞서 언급한 수치해석과 계측 결과의 차이를 규명하고 사면 하부의 지층 상태를 파악하기 위한 확인 시추 조사를 실시하였으며 시추조사 위치도는 아래 그림 12와 같다. DB-4번 시추조사 결과에 의하면 약 5m 두께의 풍화암층 하부에 수직절리와 파쇄대가 존재하는 연암층과 풍화 정도가 매우 심한 파쇄대가 점토 및 암편의 혼합된 형태로 분포하는 것으로 나타났다(표 2 참조).
수치해석을 통하여 굴착단계별 수평방향 변위량 및 변위 양상을 파악하였다. 또한 보다 자세한 원인 규명을 위해 확인 시추조사를 실시하여 하부 지층 특성을 파악하여 본 사면에 적합한 사면보강공법을 제안하였으며, 다음과 같은 결론을 도출하였다.

대상 데이터

사면 상부 총 2개소에 30m 깊이로 경사계를 설치하여 계측을 진행하였으며 제 4 단 굴착단계부터 계측을 시작하였다. 경사계 사이의 간격은 60m이며 계측기 설치 위치는 아래의 그림 1, 2와 같다.
본 사면은 최대 높이가 약 80m인 대절토 사면으로 5m 높이마다 소단을 두어 총 11 단계에 걸쳐 사면을 굴착하였으며, 2003년 말부터 사면 굴착을 시작하여 2004년 11월 제 11 소단 굴착을 완료하였다. 단계별 사면 굴착 진행 상황은 그림 3과 같다.

성능/효과

총 11개의 소단으로 이루어져 있으며, 전 사면에 걸쳐 Soil Nail 공법으로 보강이 되어있다. 제 3단 소단 2개소에 지중경사계를 설치하여 주기적으로 사면의 수평방향 변위 계측을 실시하던 중, 제 10 〜 11 소단 굴착과정에서 경사계에 20 〜 60mm의 수평방향 변위가 급격히 증가하는 것을 확인하였다.
증가하기 시작하였다. 제 10, 11단 굴착 이후 지반의 변위가 현저하게 증가하여 사면 전체의 활동이 발생하게 되는 양상을 보였으며 사면 굴착 단계에 따라 사면 토체에 발생하는 소성영역을 도시한 결과, 아래 그림 6 〜 9에서 보는 바와 같이 사면 상단 배면측으로 10m 내외의 위치에서 사면 하부 끝 단에 이르는 대규모 파괴면이 나타났다.
또한 계측결과와 수치해석결과를 비교하였을 때 하부 변위양상이 다른 것을 알 수 있었다. 수치해석 결과에서는 하부 20m 내외에 사면 활동면이 존재하는 것으로 나타났으나 계측 결과에 의해 추정된 사면 활동면은 계측기 설치위치 하부 25 〜 30m에 존재하는 것으로 나타났다.
수치해석 결과에서는 하부 20m 내외에 사면 활동면이 존재하는 것으로 나타났으나 계측 결과에 의해 추정된 사면 활동면은 계측기 설치위치 하부 25 〜 30m에 존재하는 것으로 나타났다.
실시하였으며 시추조사 위치도는 아래 그림 12와 같다. DB-4번 시추조사 결과에 의하면 약 5m 두께의 풍화암층 하부에 수직절리와 파쇄대가 존재하는 연암층과 풍화 정도가 매우 심한 파쇄대가 점토 및 암편의 혼합된 형태로 분포하는 것으로 나타났다(표 2 참조). 또한 공번 BC-1 의 시추조사 결과, 풍화토층 하부에 풍화가 심하며 전반적으로 절리 및 균열이 심한 파쇄구간이 분포하고 있음이 확인되었다(표 3 참조).
DB-4번 시추조사 결과에 의하면 약 5m 두께의 풍화암층 하부에 수직절리와 파쇄대가 존재하는 연암층과 풍화 정도가 매우 심한 파쇄대가 점토 및 암편의 혼합된 형태로 분포하는 것으로 나타났다(표 2 참조). 또한 공번 BC-1 의 시추조사 결과, 풍화토층 하부에 풍화가 심하며 전반적으로 절리 및 균열이 심한 파쇄구간이 분포하고 있음이 확인되었다(표 3 참조).
본 사면의 지층 상태 및 사면의 수평 변위 계측 결과 등으로 미루어 볼 때, 사면 전체적으로 대규모의 파괴면이 나타나며 활동 파괴면이 비교적 깊은 경우이므로 억지말뚝과 Ahchor공법을 적용하는 것이 가장 적합하다고 판단된다. 지표에서 활동 토체를 관통하여 부동지반까지 말뚝을 삽입하여 지반 활동 하중을 부동지반으로 전달시킴으로써 활동 토체의 이동에 대하여 역학적으로 저항할 수 있도록하며, 현사면 상태에서 표면을 고르게 정리하고 Anchor를 시공하여 예상활동면의 전단저항력을 증가시킴으로써 사면의 안정성을 확보할 수 있도록 해야한다.
(1) 사면 상단부에 설치된 2개의 경사계를 이용하여 주기적으로 사면의 수평방향 변위 계측을 실시하던 중, 사면 하부의 소단 굴착과정에서 상대적으로 급격한 사면경사 방향의 수평변위가 발생한 것을 확인하였다.
(2) 수치해석을 통해 나타난 사면 굴착 단계에 따라 사면 토체에 발생하는 소성영역을 도시한 결과, 사면 전체에 걸쳐 대규모 파괴면이 나타났으며 파괴활동면이 Soil Nail로 보강된 영역의 바깥쪽에 위치하는 것을 알 수 있었다. 또한 본 사면에 적용된 Soil Nail공법은 표면의 얕은 활동을 억제하는 기능은 있으나 사면의 전체 활동에 저항하기에는 어려운 것으로 나타났다.
것을 알 수 있었다. 또한 본 사면에 적용된 Soil Nail공법은 표면의 얕은 활동을 억제하는 기능은 있으나 사면의 전체 활동에 저항하기에는 어려운 것으로 나타났다.
(3) 확인 시추조사를 실시하여 하부 지층 특성을 파악한 결과, 사면 활동은 연암층 내부에 존재하는 파쇄대와 점토가 충진된 단층 위치에서 발생한 것으로 나타났다. 단계별 굴착으로 인하여 응력해방이 되면서 수평 방향의 변위가 발생하였으며 연암층 내부에 존재하는 파쇄대로 인하여 10 〜 11 소단굴착 이후에 급격한 사면의 활동이 발생한 것으로 판단된다.
또한 소성영역 및 요소의 변위 형상(그림 10)으로 미루어 보아 활동파괴면이 Soil Nail로 보강된 영역 바깥쪽에 위치하는 것을 알 수 있었다. 사면 계측결과 확인된 급격한 변위 발생의 원인을 추정해 본 결과, 본 사면에 적용된 Soil Nail공법은 표면의 얕은 활동을 억제하는 기능은 있으나 사면의 전체 활동을 저항하기에는 어려워 사면 안정성 확보의 효과가 크지 않았기 때문인 것으로 나타났으며, 보다 자세한 지반조사를 통해 사면 하부의 지층 상태를 파악하는 것이 필요할 것으로 판단되었다.

후속연구

위치하는 것을 알 수 있었다. 사면 계측결과 확인된 급격한 변위 발생의 원인을 추정해 본 결과, 본 사면에 적용된 Soil Nail공법은 표면의 얕은 활동을 억제하는 기능은 있으나 사면의 전체 활동을 저항하기에는 어려워 사면 안정성 확보의 효과가 크지 않았기 때문인 것으로 나타났으며, 보다 자세한 지반조사를 통해 사면 하부의 지층 상태를 파악하는 것이 필요할 것으로 판단되었다.
본 사면 상부에 인장균열 발생 흔적은 보이지 않으나 계측결과 지속적인 사면 거동이 관찰되고 있으며, 지반조사 결과 파쇄대가 존재하고 풍화에 따른 사면 안정성 문제가 발생될 수 있을 것으로 판단되어 전반적인 사면 안정성 확보를 위한 대책방안이 수립되어야 할 것으로 판단된다. 그러나 현재 보강되어 있은 Soil Nail은 표면파괴에 대한 보강효과를 가지고 있으므로 현재의 보강상태를 유지하면서 추가적인 보강이 이루어져야 할 것이다.
(4) 연구 대상 사면의 변위 계측 결과, 수치 해석 결과, 확인시 추 조사 결과 및 예상되는 사면 활동의 규모 등을 고려할 때 사면의 안정성 확보를 위한 대책방안이 수립되어야 하며, 억지 말뚝과 Ahchor 공법 적용이 가장 적절할 것으로 판단된다.

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

[국내논문] 대절토사면의 현장계측 및 수치해석을 통한 사면 안정성 분석 사례
Stability Analysis of Large Slope Based on In-Situ Monitoring and Numerical Analysis 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

[국내논문] 대절토사면의 현장계측 및 수치해석을 통한 사면 안정성 분석 사례 Stability Analysis of Large Slope Based on In-Situ Monitoring and Numerical Analysis 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

[국내논문] 대절토사면의 현장계측 및 수치해석을 통한 사면 안정성 분석 사례
Stability Analysis of Large Slope Based on In-Situ Monitoring and Numerical Analysis 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper