Abstract
In this study, a slope stability chart for assessing stability of homogeneous simple soil slopes is proposed. Most existing slope stability charts are based on limit equilibrium method, which is not rigorous in mechanical standpoint. Meanwhile, limit analysis based on the principle of virtual work and the bound theorems of plasticity is suitable for evaluating the stability of geotechnical structures such as slope due to its simplicity in computation and mechanical rigor. Numerical limit analysis taking advantage of finite elements and linear programming can consider various slope conditions and, in addition, find the optimum stability solution with effeciency. In this study, a numerical limit analysis program in terms of effective stress is developed and a mechanically rigorous slope stability chart is proposed by performing stability analyses for various slope conditions. Pore pressure ratio, commonly used in stability charts, is applied to consider the effects of pore pressure for effective stress analysis. As a result of comparison between proposed stability chart and Spencer's stability chart, it was found that Spencer's chart solutions are biased to lower bound which means conservative in design.
본 연구에서는 균질 단순사면의 안정검토 시 간편하게 이용할 수 있는 사면안정도표를 제안하였다. 기존의 사면안정도표는 대부분 한계평형해석에 근거하고 있으나 잘 알려진 바와 같이 한계평형해석은 역학적으로 엄밀한 해석기법이 아니다. 반면 가상일방정식과 소성이론의 경계정리를 이용한 한계해석은 계산이 간단하면서도 역학적 엄밀성이 보장되어 사면과 같은 지반구조물의 안정해석에 적합한 해석기 법이다. 특히 유한요소와 최적화기법을 적용한 수치한계해석은 다양한 사면조건을 반영할 수 있을 뿐 만 아니라 안정해의 최적값을 효율적으로 산정할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 유효응력 개념의 수치한계해석기법을 개발하고 다양한 사면조건에 대한 해석을 수행하여 역학적으로 엄밀한 사면안정도표를 제안하였다. 유효응력해석을 위한 간극수압의 영향은 기존의 사면안정도표와 같이 간극 수압비를 적용하여 고려하였다. 제안된 안정도표와 Spencer 안정도표를 비교한 결과 Spence. 안정도표를 적용하여 사면설계를 수행할 경우 안전측 설계가 됨을 알 수 있었다.
