A Reliability Analysis of Slope Stability of Earth-Rockfill Dam

Earth-Rockfill Dam사면파괴에 대한 신뢰도 연구(I)

The purpose of this paper is to develop a reliability model for slope stability of Earth-rockfill dams which accounts for all uncertainties encountered. The uncertain factors of the design variables include the cohesion, the angle of internal friction, and the porewater Pressure in each zone. More specifically, the model errors in estimating those variables are studied in depth. To reduce the uncertainties due to model errors, updated design variables are obtained using Bayesian Theory. For stability analysis, both the two-dimesional stability analysis and the three-dimensional stability analysis where the end effects and the system reliability concept are considered are used for the reliability calculations. The deterministic safety factor by the three-dimensional analysis is lager than that by the two-dimensional anlysis. However, the probability of failure by the three-dimensional analysis is about 3.5 times larger that by the two-dimensional analysis. It is because the system reliability concept is used in the three-dimensional analysis. The sensitivity analysis shows that the probability of failure is more sensitive to the uncertainty of the cohesion than that of the angle of internal friction.

본 연구에서는 복합 zone을 가진 rockfill dam성토 재료의 강도정수들과 core zone에서의 간극 수압의 불확정성을 고려할 수 있도록, 성토 재료의 공간적인 변화의 불확실성, 시료수의 제한에 의 한 불확정성에 실험실 결과와 현장 결과와의 차이에 따른 model 오차의 영향을 고려한 종합적인 설계변수들의 불확정성을 규명하였으며 core zone의 간극수압과 rockfill zone의 내부 마찰각을 bayeg 이론을 이용하여 불확정성을 Updating할 수 있는 방법을 제시하였다. 사면 안정 해석에서 시공직후 상, 하류, 만수위 상, 하류 수위, 급강하 시의 2차원 사면안정해석 과 end effect 영향을 고려한 3차원사면 안정해석을 하였다. 본 목적을 위하여 복합 zone을 가진 rockfill dam의 사면 안정해석에서 end effect의 영향을 고려한 3차원 사면안정해석 Program인 "ESTABL"을 개발하였으며, 파괴 사면의 강도정수와 간극수압의 변동계수를 구하는 프로그램 "COV", 복합 zone사면 안전율의 변동계수를 구하는 프로그램 "PCOV"을 개발하였다. 사면안정해석 결과 3차원안전율이 2차원안전율보다 약 200A정도 크게 나타나므로 end restraint 효과가 상당히 큼을 알 수 있다. 3차원사면안정은 근본적으로 system reliability 문제이 므로 안전율의 평균간보다 그 불확정성이 더 큰 영향을 미침을 보여준다. 또한 기초설계 치로 설계 를 마친후 시공중 혹은 추가로 각종 계측치가 있을 때 updating 이론을 이용하여 신뢰도를 증가시 킬 수 있음을 보여주며 강도계수의 변화에 의한 파괴확률의 변화는 점착력의 불확정성이 내부마찰 각의 불확정성보다 민감하게 영향을 미침을 보여준다.찰 각의 불확정성보다 민감하게 영향을 미침을 보여준다.