KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.4
no.3
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pp.11-18
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1984
There are two different methods in the stability analysis of slopes depending upon the 1ocations and the types of assumed failure planes, which are the infinite slope analysis and the finite slope analysis. The infinite slope analysis is simple and easier in its application. However, since the method neglects the end effects and assumes the failure plane to be located at the shallow depth and parallel to the slope, the slopes to be analyzed by the method should be limited to a certain range. Thus, it is intended in this paper to define the infinite slopes whose stability may be analyzed by the infinite slope analysis. As a result, it is obtained that the method of infinite slope analysis may be applied to the slopes which have the ratio of the slope height to the depth of the failure plane of 9 or bigger.
Slope failure triggered by rainfall produces severe effects on the serviceability and stability of railway, Therefore, slope stability problem is one of the major concerns on the operation of railway. In this study, the rainfall conditions triggering slopes failure adjacent to railroads are investigated and the numerical analysis approach in consideration of infiltration and limit equilibrium method based upon multiple slip surfaces are proposed. The rainfall conditions triggering slope failure are as follow: cumulative rainfall is in the range of 150~500 mm, and duration is from 3 to 24 hours. Base upon the rainfall conditions, infiltration analysis and limit equilibrium method for infinite slope condition are carried out. The depth of infinite slope is assumed as 2 m and the multiple slip surfaces modeled with 16.7 cm interval from the bottom slip surface located at the 2 m depth. The assumed bottom slip surface is the location at which factor of safety is converging. The proposed approach shows more reasonable results than the results from the general codes assuming water table at slope surface. In addition, three dimensional plot of cumulative rainfall, rainfall duration, and factor of safety shows that slope stability analysis in consideration of rainfalll must account for cumulative rainfall (rainfall duration).
In this paper, the unsaturated slope stability analysis considering suction stress (Lu and Godt, 2008) was introduced and the results applied for a certain sand slope were analyzed. The unsaturated slope stability analysis considering suction stress can analyze both conditions of steady infiltration and no infiltration, and it can estimate the safety factor of slope as a function of soil depth. Also, the influence of weathering phenomenon at a certain depth from the ground surface can be considered. The stability analysis considering suction stress was applied to the unsaturated infinite slope composed of sand with the relative density of 60%. The suction stress under no infiltration condition was affected by ground water table until a certain influencing depth. However, the suction stress under steady infiltration condition was affected by seepage throughout the soils. Especially, the maximum suction stress was displayed around ground surface. The factor of safety in the infinite slope under no infiltration condition rapidly increased and decreased within the influence zone of ground water table. As a result of slope stability analysis, the factor of safety is less than 1 at the depth of 2.4 m below the ground surface. It means that the probability of slope failure is too high within the range of depths. The factor of safety under steady infiltration condition is greater than that under no infiltration condition due to the change of suction stress induced by seepage. As the steady infiltration rate of precipitation was getting closer to the saturated hydraulic conductivity, the factor of safety decreased. In case of the steady infiltration rate of precipitation with $-1.8{\times}10^{-3}cm/s$, the factor of safety is less than 1 at the depths between 0.2 m and 3 m below the ground surface. It means that the probability of slope failure is too high within the range of depths, and type of slope failure is likely to be shallow landslides.
In Korea, there are many regulations and cases for horizontal seismic coefficient to pseudo-static analysis of slope, but there are insufficient regulations and cases for vertical seismic coefficient. Therefore, geological investigation and laboratory tests were conducted to analyze the effect of the vertical seismic coefficient on slope stability, and pseudo-static analyses based on infinite slope stability analysis were performed by using those results. As a result, if the earthquake magnitude is less than M 5.0, the effect of the vertical seismic coefficient is not significant, and if the earthquake magnitude is more than M 6.0, the vertical seismic coefficient largely increases the unstable areas of Fs ≤ 1.1. These tendency is more distinct in rainfall condition than without rainfall condition.
This study proposes a modified equation to calculate the factor of safety for an infinite slope considering the saturation depth ratio as a new variable calculated from rainfall infiltration into unsaturated soil. For the proposed equation, this study introduces the concepts of the saturation depth ratio and subsurface flow depth. Analysis of the factor of safety for an infinite slope is conducted by the sequential calculation of the effective upslope contributing area, subsurface flow depth, and the saturation depth ratio based on quasi-dynamic wetness index theory. The calculation process makes it possible to understand changes in the factor of safety and the infiltration behavior of individual rainfall events. This study analyzes stability changes in an infinite slope, considering the saturation depth ratio of soil, based on the proposed equation and the results of soil column tests performed by Park et al. (2011 a). The analysis results show that changes in the factor of safety are dependent on the saturation depth ratio, which reflects the rainfall infiltration into unsaturated weathered gneiss soil. Under continuous rainfall with intensities of 20 and 50 mm/h, the time taken for the factor of safety to decrease to less than 1.3 was 2.86-5.38 hours and 1.34-2.92 hours, respectively; in the case of repeated rainfall events, the time taken was between 3.27 and 5.61 hours. The results demonstrate that it is possible to understand changes in the factor of safety for an infinite slope dependent on the saturation depth ratio.
The quantitative landslide susceptibility assessment methods can be divided into statistical approaches and geomechanical approaches based on the consideration of the triggering factors and landslide models. The geomechanical approach is considered as one of the most effective approaches since this approach proposes physical slope model and considers geomorphological and geomechanical properties of slope materials. Therefore, the geomechanical approaches has been used widely in landslide susceptibility analysis using the infinite slope model as physical slope model. However, the previous studies assumed constant groundwater level for broad study area without the consideration of rainfall intensity and hydraulic properties of soil materials. Therefore, in this study, landslide susceptibility assessment was implemented using the coupled infinite slope model with hydrologic model. For the analysis, geomechanical and hydrualic properties of slope materials and rainfall intensity were measured from the soil samples which were obtained from field investigation. For the practical application, the proposed approach was applied to Jinbu area, Gangwon-Do which was experienced large amount of landslides in July 2006. In order to compare to the proposed approach, the previous approach was used to analyze the landslide susceptibility using randomly selected groundwater level. Comparison of the results shows that the accuracy of the proposed method was improved with the consideration of the hydrologic model.
The slope failure due to the rainfall infiltration occurs frequently in Korea, since the depth of the weathered residual soil layer is shallow in mountainous region. Depth of the failure surface is shallow and tends to pass near the interface between impermeable bedrock and soil layer. Soil parameters that have a significant impact on the instability of unsaturated slopes due to rainfall infiltration inevitably include large uncertainties. Therefore, this study proposes a probabilistic analysis procedure by Monte Carlo Simulation which considers the hydraulic characteristics and strength characteristics of soil as random variables in order to predict slope failure due to rainfall infiltration. The Green-Ampt infiltration model was modified to reflect the boundary conditions on the slope surface according to the rainfall intensity and the boundary condition of the shallow impermeable bedrock was introduced to predict the stability of unsaturated soil slope with shallow bedrock under constant rainfall intensity. The results of infiltration analysis were used as inputs of infinite slope analysis to calculate the safety factor. The proposed analysis method can be used to calculate the time-dependent failure probability of soil slope due to rainfall infiltration.
Kang, Yea Mook;Chee, In Taeg;Kim, Yong Seong;Kim, Ji Hoon
Korean Journal of Agricultural Science
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v.25
no.1
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pp.97-106
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1998
This study was carried out to investigate the problem of analysis method of circular sliding, which uses a high rate to work out a countermeasure for landslides. The results of this study were summarized as follows : 1. As a result of the analysis of sliding surface along the soil layers in forty model slopes, the boundary layer in weathered soil and weathered rock indicated a very high possibility of sliding than in other places. 2. Because most landslides in Korea occur along the discontinuity face at the boundary of soil layers, below 2m. from land surface, it is a good method for safe design to work the countermeasure for these kinds of landslides in cutting slopes. 3. When the inclination of slopes is fixed and the length of slopes is changed, the cercular sliding slopes were more safe as the soil layers are more shallow and the length of slopes are shorter, but the safety ratio of infinite sliding slopes was same as the other even though their length of slopes was different. 4. As a result of the analysis by cercular sliding analysis method and infinite sliding analysis method with some condition that the inclination of slopes was $30^{\circ}$ degree, because most landslides in Korea occur at this condition, these methods indicated different results to each other as well as cercular sliding analysis method showed too much safety ratio than infinite sliding analysis method.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2016.05a
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pp.33-33
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2016
산사태 발생 예측은 재해를 예방하고 대처하기 위한 가장 근본적이며 효과적인 방법이나, 과학기술의 발전과 많은 노력에도 불구하고 아직 산사태의 발생 장소와 시기를 예측하는 것은 매우 어려운 일이다. 산사태 발생 예측 기법은 크게 경험론적 지수기법, 통계적 해석기법, 물리적 해석 기법으로 나뉠 수 있다. 이 세 방법은 각기 장단점이 있으나 일반적으로 후자로 갈수록 많은 데이터가 요구되고, 해석에 시간이 필요하며, 보다 신뢰할만한 결과를 도출할 수 있다. 경험론적 지수 기법은 국내에서 실무적으로 널리 활용되고 있으며, 통계적 해석기법에 관한 연구도 수행된 바 있다. 하지만 이 두 방법론은 일정량 또는 일정강도 이상의 강우 발생 시 산사태의 발생 위험도를 공간적으로 예측할 수 있으나, 산사태의 발생 시점과 연속적인 강우량 또는 강우강도의 관계를 정량적으로 분석하기 힘든 한계가 있어 최근에는 이러한 한계를 극복하기 위해 최근 무한사면안정 모형과 토양수분침투 모형을 결합한 시변 사면안정모형들이 활용되기 시작하고 있다. 대표적으로는 TRIGRS가 있으며, 이 모형에서는 선형화한 1차원 Richards 방정식의 해석해를 활용하여 토양수분량을 계산한 후 이 정보를 무한사면안정모형에 반영하여 시변적인 사면안정도를 구하고 있다. 하지만 Richards 방정식을 선형화하기 위해서 제한된 토양수분-압력 관계식이 사용되며, GUI가 제공되지 않아 전처리 및 후처리가 번거로운 한계가 있다. 본 연구에서는 이러한 한계를 개선하기 위해 3차원 Richards방정식을 수치적으로 계산하여 보다 다양한 토양수분-압력 모형과 초기조건을 반영할 수 있게 하였다. 또한 GUI를 지원하여 사용자가 보다 손쉽게 해석모형을 사용할 수 있도록 하였다.
Shallow slope failures in residual soil during periods of prolonged infiltration are common in Korea. This study examines an infinite slope analysis to estimate the influence of infiltration on surficial stability of slopes by the limit equilibrium method. Approximate method which is based on the Green-Ampt model have been considered to evaluate the likelihood of shallow slope failure which is induced by a particular rainfall event that accounts for the rainfall intensity and duration for various return periods. Pradel & Raad method which is devised to predict the depth of wetting front to decomposed granite soil slopes having measured soil-water characteristic curves. To compare the results with those obtained from the Pradel & Raad method, a series of numerical analysis using SEEP/W were carried out. It was found that the stability analysis of unsaturated soils calculated by using the soil-water characteristic curve of decomposed granite soils was found to be a proper analysis for shallow slope failures due to rainfall.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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