풋월 비탈면 설계 시 해석시간이 짧고, 간편하여 한계평형법을 주로 이용하였으나, 쟁기형태파괴를 모사하기에는 어려움이 따른다. 따라서, 본 연구에서는 2차원 DEM (Distinct Element Method) 해석프로그램인 UDEC을 이용해 수치해석을 수행하여 풋월 비탈면에서 발생되는 쟁기형태파괴에 미치는 영향인자를 분석하였다. 매개변수분석은 암반절리(층면절리, 공액절리, 비탈면의 하단에 위치한 절리)의 구조 및 암반절리상태 등을 변경하여 수행하였으며, 비탈면의 안전율은 강도감소법(Strength Reduction Method)을 이용하여 산정하였다. 수치해석 결과를 통해 쟁기형태파괴는 공액절리(conjugate joint)의 경사각에 주로 의존하고 있음을 확인할 수 있었으며, 층리의 한계간격 및 슬래브의 한계길이가 공액절리의 경사각에 영향을 받는 것으로 나타났다. 본 연구결과는 비탈면 보강을 포함한 풋월 비탈면의 최적설계 및 시공에 적용될 수 있을 것으로 판단된다.
절취 사면에서의 파괴는 사면의 내부 또는 외부 요인들의 결합에 의해 발생한다. 내부 요인은 사면 자체의 지질 또는 형상 조건과 관련된 파괴 요인이며, 외부 요인은 자연적 또는 인위적으로 사면에 가해지는 파괴 요인이다. 각 요인에 의한 사면 파괴에 기치는 영향의 정도는 사면을 구성하는 지반 조건에 따라 다르며, 사면의 거동 특성에 의해 제어된다. 이 연구에서는 사면의 지반 조건을 거동 특성에 따라 구분하는 기준으로 토층심도율(SR), 블록크기비(BR) 및 암석강도를 사용하였다. 이런 기준에 의하면 사면의 지반 조건은 불연속체적 절리 암반과 연속체적 토상 지반, 파쇄 암반, 괴상 암반으로 구분된다. SFi-system은 이와 같이 구분된 지반 조건에 따라 내부 파괴 요인과 외부 파괴 요인을 평가함으로써 사면 파괴 지수(SFi)를 결정하는 평가 시스템이다. 이 평가 시스템을 실제적으로 사면에 적용한 결과, 사면 파괴 지수는 사면 파괴의 가능성 및 규모와 밀접한 관련이 있음을 보여준다. 따라서 SFi-system은 사면의 파괴 예측과 그 특성 분석을 위한 효과적인 도구로 사용될 수 있다.
Forest roads failure is one of the most common problems caused by heavy rainfalls. This study investigated the characteristics on stabilization measures installed for cutting slopes failure of forest road resulted from heavy rainfalls. Three primary factors (slope length, slope gradient, soil type) affecting cutting slope failure were considered and stabilization measures were classified into two types (A type: wooden fence, vegetation sandbag, stone masonry; B type: wire cylinder, gabion, concrete retaining wall) through discriminant analysis based on their capacity of resistance to slope failure. Results showed that A type was mainly installed in such conditions as cut slope <8 m, cut slope gradient $30-40^{\circ}$ and soil type with soil while B type occurred in locational conditions as cut slope length >8 m, cut slope gradient < $30^{\circ}$ and > $30^{\circ}$, and soil type of gravelly soil and rock.
본 연구는 집중호우로 인하여 절토사면의 붕괴가 발생한 임도를 대상으로 수량화이론(II)을 이용하여 붕괴요인을 평가하였다. 그 결과는 다음과 같다. 임도 절토사면의 붕괴발생에 미치는 요인의 영향은 절토사면길이, 겉보기 토질, 사면방위, 절토사변경사, 산지경사 등 5개 요인이 가장 크게 나타났다. 특히, 절토사면길이는 8m 이상, 겉보기 토질은 토사, 사면방위는 북사면, 절토사변경사는 $60^{\circ}$이상, 산지경사는 $35{\sim}40^{\circ}$ 사이에서 사면붕괴에 기여도가 가장 크게 나타났다.
암석파괴역학과 파괴인성 이하의 응력상태에서 균열이 발생하고 성장하는 특성을 고려하여 암반사면의 진행성 파괴를 검토하였다. 굴착이 종료된 암반사면은 응력이 거의 변하지 않은 조건이지만, 시간이 경과함에 따라 절리면 내 미소한 접점에서 파괴가 발생하고 파괴된 접점의 수효가 증가함에 따라 절리면이 파괴되고, 파괴된 절리면이 많아져 사면이 파괴되는 진행성파괴 현상을 수치해석적으로 확인하였다. 따라서 암반사면의 진행성 파괴는 파괴인성보다 낮은 응력상태에 있는 암반 절리면 내 미소한 접점에서 시간의 경과에 따라 발생한 균열이 성장하여 사면을 파괴시키는 것으로 분석되었다.
A counterplan of slope failure has to investigate about various and engineering safety factors. Especially, it is important that large cut-slope must examine rational and economic solution. In this case study, cut-slope failure caused by inflow of rainwater into alternate layers. Hereafter it is suggested that large cut-slope should consider analysis the cause for a decline of safety factor and the engineering character of corestone ground mass.
Residual shear strength should be taken into consideration as well as peak one when analysing stability of slopes constituted by weathered rock or overconsolidated soils since such materials could be subjected to progressive failure mechanism. When landslide of a slope is related to progressive failure phenomenon, the failure might occur even though shear strength of the slope materials does not reach their residual shear strength over the whole slip surface. Therefore, stability of the slope concerned may be overstimated or underestimated when using only its peak or residual shear srength parameters. Mechanical description for progressive failure phenomenon is given by Bjerrum(1967). In parameters. Mechanical description for progressive failure phenomenon is given by Bjerrum(1967). In this study, his theory has been extended to estimate the distance of failed zone for a plane slope and the results calculated by this extended equatio has been compared with that obtained by numerical modelling using FLAC. In addition, stress state on the slip surface has been, in detail, analysed to understand failure mechanism when a limited progressive failure occurs. Effects of mechanical and hydraulic factors on progressive failure have also been analysed.
본 논문은 도로공사시 발생된 붕괴사면을 대상으로 사면안정성을 검토하고, 불안정할 경우 합리적인 사면보강공법을 제안한 현장사례 연구이다. 사면조사결과 대상사면은 5개의 대규모 인장균열을 포함하고 있으며, 사면활동은 인장균열에서 시작하여 표토층과 풍화암층사이까지 발생된 것으로 판단된다. 사면안정해석은 건기시와 우기시에 대하여 각각 수행되었으며, 대상사면은 현재 불안정한 것으로 예측되었다. 사면보강공법은 사면의 파괴규모에 따라 선정하는 것이 바람직하다. 즉, 파괴규모에 따라 소규모파괴, 중규모파괴, 그리고 대규모파괴로 나누고 각각의 파괴규모에 따라 사면보강공법을 결정할 수 있다. 대상사면의 경우 대규모파괴에 해당하므로 사면보강공법은 안전율증가공으로 억지말뚝공을 채택하고, 안전을 유지공으로 식생공(Seed Spray) 및 지표수배제공을 채택할 수 있다. 억지말뚝으로 보강된 사면의 안정해석을 위하여 SLOPILE(Ver 3.0)프로그램을 적용하였다. 사면안정 해석결과 1열의 억지말뚝을 시공할 경우 안정한 것으로 나타났으며, 해석결과로부터 억지말뚝의 사면안정효과를 확인할 수 있다.
In case heavy rainfall is a key factor of slope failure, the failure zone is usually developed within the depth of 3~5m from the ground surface regardless of the location of the watertable. If rainfall is taken into consideration, it is general that the slope stability analysis is carried out under the assumption that the cut slope is saturated to the slope surface or the watertable elevates to a certain height so that ${\gamma}_{sat}$, the unit weight of saturated soil, is used. However, the analysis method mentioned above can't exactly simulate the variation of pore water pressure in the slope and yields different failure shape. The applicability of slope stability analysis method considering the distribution of pore water pressure within the slope with heavy rainfalls, was checked out after the stability analysis of a lage-scale cut slope in a highway construction site, where surface failure occurred with heavy rainfalls. An appropriate slope stabilization method is proposed on the base of the outcome of the analysis.
노천광산에서 사면설계는 안정성과 경제성 측면에서 동시에 접근하여 결정해야 한다. 또한 일반 도로나 철도 연변의 사면과는 달리 대부분 지보나 보강없이 굴착해야 하기 때문에 사면각도가 가장 중요한 설계 변수이다. 본 연구에서는 인도네시아 파시르에 위치한 노천채광방식의 대규모 석탄광산 사면에 대하여 안정성 측면에서의 사면 각도 및 한계사면높이를 결정하였으며 이러한 설계가 가지고 있는 불확실성을 보완할 수 있는 계측 및 계측자료 해석을 수행하였다. 연구 결과, 사면각도(Overall Elope angle) $30^{\circ}$를 유지하는 경우 안전율 1.5를 확보하는 최대개발심도는 $353{\sim}438m$로 계산되었으나 강도정수에 대한 민감도분석결과를 고려할 때 사면높이는 300m를 초과하지 않는 것이 바람직하다. 또한 변위계측자료에 대한 역변위속도 분석 결과가 현장사면 사례와 잘 일치하여 이 방법을 통해 사면의 불안정성 및 파괴시기를 대략적으로 예측할 수 있을 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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