본 연구에서는 개량토 벽면공을 활용한 보강성토사면의 거동에 대하여 실내모형시험 및 수치해석을 통해 분석하였다. 또한 수해발생현장에 이 연구에서의 방법을 이용하여 시험시공으로 보강성토사면을 구축한 후 약 6개월간 전면변위를 측정하여 실제 거동을 분석하였다. 실내모형시험, 수치해석, 현장시험 등을 통해 개량토 벽면공의 강성은 보강성토사면에서 충분한 벽면공의 역할을 수행할 수 있는 것으로 나타났고, 시험시공 후의 전면변위 측정결과 사면높이에 대한 수평변위의 비율은 최대 약 0.4%로 매우 안정적인 것으로 조사되었다.
대부분 사면파괴는 장마기간의 집중호우로 인해 발생하고 있다. 일정시간 강우가 지속되면, 지반의 함수비가 증가되고 모관흡수력이 감소되기 때문에 사면의 안전율은 저하된다. 지하수위 변화로 해석되는 안전율 설계기준은 실제 사면에서 일어나는 현상들을 설명하기에 부족함이 많이 있기 때문에 사면의 관리, 설계, 그리고 시공하는 문제에 있어서 불포화지반의 침투거동을 정확히 예측하여 사면의 불안정성을 평가하는 것이 요구된다. 일반적으로 강우에 의해 사면전체가 포화되는 것이 아니라 강우시간이 지속됨에 따라 얕은 깊이부터 포화되고, 모관흡수력은 급격히 감소한다. 이 상태가 지속되면 지반의 강도가 감소하여 대부분 얕은 파괴 또는 표층파괴 형태로 사면붕괴가 시작된다. 본 논문에서는 전통적인 사면의 건기와 우기시 사면안정해석과 불포화지반의 침투해석을 연계한 사면안정해석을 이론식과 수치해석의 검증을 통하여 포화토와 불포화토의 차이점을 실제 현장사면에 적용하여 비교분석하였다.
본 연구에서는 강우 침투에 의한 사면의 모관흡수력 분포특성을 분석하기 위하여 수리학적-역학적 특성을 고려한 동시연계해석을 수행하였다. 이를 위해, 국내 3가지 지역에서 채취한 풍화토를 대상으로 함수특성곡선(SWCC)을 산정하였으며, 이를 토대로 지반조건, 강우특성, 사면경사에 따른 모관흡수력의 변화를 관측하였다. 그 결과, 강우강도가 증가함에 따라 사면내의 모관흡수력은 급격히 감소하는 경향이 나타났으며, 사면 경사에는 큰 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 또한 강우강도보다 포화투수계수가 작은 지반은 표층에서 포화가 쉽게 일어나는 것을 확인하였으며, 다층으로 존재하는 경우에도 사면표층 지반의 수리학적 특성이 모관흡수력 분포에 큰 영향을 주는 것으로 나타났다.
본 연구에서는 불포화 사면에서 선행강우의 영향을 고려하고자 지반의 초기 포화도를 3가지(36, 51, 77%)로 설정하여 수리학적-역학적 동시 유한요소해석(monolithically coupled finite element analysis)을 수행하였다. 선행강우에 의한 불포화 사면의 불안정성은 사면 내 모관흡수력 분포와 사면표층의 변위를 통하여 확인할 수 있다. 또한 Drucker-Prager model의 항복경계기준(trial failure criterion)을 적용하여 강우 침투에 의한 불포화 사면의 탄성 및 소성거동을 파악하였다. 그 결과, 선행강우에 의한 지반의 초기 포화도가 클수록 강우에 의한 변위가 크게 발생하며 모관흡수력 또한 감소한다. 특히, 모관흡수력은 지반이 건조할수록 빠르게 감소하며, 초기에 동일한 모관흡수력을 갖는 사면표층에서 포화도가 작은 지반일수록 더 빠른 모관흡수력 감소를 보였다. 풍화토의 탄성과 소성거동을 구분하기 위해 사용된 Drucker-Prager model을 통해 사면 파괴가 시작되는 항복경계지점을 확인 할 수 있었다.
Seong-Man Kim;Sung-Min Choi;Ye Jun Choe;Yun-Jin Shim;Joon-Woo Lee
농업과학연구
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제49권4호
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pp.809-819
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2022
This study was conducted to improve the stability of cut slopes of forest roads in granitic weathered soil areas. The study area is a national forest road (road length 28.48 km) in Pyeongchang-gun, Gangwon-do. After data collection, a statistical analysis was performed using IBM SPSS (Ver. 26.0). First, the correlation analysis showed that structure, slope position, soil erosion, slope, and aspect (N, S) were correlated with vegetation coverage (p < 0.05). Elapsed years, slope distance, and aspect (E, W) were found to have no correlation with vegetation coverage. (p > 0.05) Second, one-way ANOVA and Kruskal-Wallis test results showed that vegetation coverage was worse when the slope was located at the top or the middle of the slope than at the bottom of the slope. In addition, the site with sheathing and gabions showed good vegetation coverage when compared with the site without structures. In the case of soil erosion, areas with severe damage and moderate damage showed worse vegetation coverage. Therefore, it is necessary to strengthen the slope angle of the cut soil of the granitic weathered soil area from 1 : 0.5 - 1.2 to 1 : 0.8 - 1.5. In addition, structures such as sheathing and gabions should be installed on granitic weathered land.
A sensitivity analysis about effects of influencing factors on the stability of Soil cut slope was performed. Slope stability analyses were carried out under dry, rainy and seismic conditions. Dominant factors controlling the slope stability were chosen such as cohesion and internal friction angle, unit weight of soil, water table and seismic horizontal coefficient used for the slope stability during earthquake. Parametric stability analysis with those factors was performed for sensitivity analysis. As results of analyzing the sensitivity of factors under dry and rainy conditions, effects of cohesion, internal friction angle and unit weight of soil on the stability of slope are more critical in the dry condition than in the rainy condition. Cohesion and internal friction angle are more dominant factors influencing the slope stability irrespective of dry or rainy conditions than unit weight of soil and the horizontal seismic coefficient. The unit weight and the horizontal seismic coefficient affects crucially the stability according to conditions of slope formation and dry or rainy seasons. For the effect of horizontal seismic coefficient on stability of slope, safety factor of slope is not affected significantly by dry or rainy conditions. However, increase of the horizontal seismic coefficient under the rainy condition floes reduce the safety factor significantly rather than the dry condition. Therefore, it is needed that the location of the water table is assigned appropriately to satisfy the required safety factor of stability in the case of checking slope stability for the rainy and seismic conditions.
본 연구에서는 일반적인 쏘일네일링이 야기할 수 있는 환경문제를 줄이고, 경제성과 시공성을 향상하기 위해 토목섬유망 네일의 사면 적용성을 수치해석을 통해 평가하였다. 이를 위해 일반 네일과 토목섬유망 네일의 현장 인발시험을 수행하여 각 네일의 인발특성을 분석하였다. 또한 유한차분법을 이용하여 수치모델링의 적합성을 검증하고, 네일과 지반조건에 대한 매개변수를 선정하여 사면 안정성 평가를 위한 민감도분석을 수행하였다. 추가로 실무에서 사면안정해석을 위해 널리 사용되고 있는 한계평형법을 이용한 분석을 수행하였다. 연구 결과, 직경이 동일하다면 토목섬유망 네일로 보강한 사면과 일반네일로 보강한 사면은 안정성 측면에서 큰 차이가 없었다. 따라서 일반 네일로 보강된 사면만큼의 안정성 확보가 가능하며, 경제성과 시공성이 뛰어난 토목섬유망 네일이 사면보강을 위해 효율적으로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.
Failure occurred slope, due to typhoon 'Rusa' and 'Maemi' last two years, was studied to evaluate the slope failure characteristics. There're three types of the slope in this study, ie. soil slope, rock slope, mixed slope. Statistical analysis was used to estimate the relation between slope type and failure mode. Among the failure occurred slope, soil slope & mixed slope are dominant at the ratio of 33%, 44% respectively. We conclude that soil slope & mixed slope have more higher risk than rock slope during heavy rainfall.
With the rapid development of the distributed strain sensing (DSS) technology, the strain becomes an alternative monitoring parameter to analyze slope stability conditions. Previous studies reveal that the horizontal strain measurements can be used to evaluate the deformation pattern and failure mechanism of soil slopes, but they fail to consider various influential factors. Regarding the horizontal strain as a key parameter, this study aims to investigate the stability condition of a locally loaded slope by adopting the variable-controlling method and conducting a strength reduction finite element analysis. The strain distributions and factors of safety in different conditions, such as slope ratio, soil strength parameters and loading locations, are investigated. The results demonstrate that the soil strain distribution is closely related to the slope stability condition. As the slope ratio increases, more tensile strains accumulate in the slope mass under surcharge loading. The cohesion and the friction angle of soil have exponential relationships with the strain parameters. They also display close relationships with the factors of safety. With an increasing distance from the slope edge to the loading position, the transition from slope instability to ultimate bearing capacity failure can be illustrated from the strain perspective.
The effect of heavy construction equipment on the excavated slope is investigated by slope stability analysis. A mobile crane with 500 kN capacity is applied as a working load to the background surface of the excavated slope, in both sandy soil and clay, designed to guarantee the safety of slope stability. Major parameters such as the distance between the edge of the slope and the mobile crane, groundwater level, and ground plate size of the mobile crane are considered. Only 23.8% and 14.3% of the analysis models with sandy soil and clay excavated slope, respectively, satisfied the slope stability. By changing the slope of the sandy soil from 1:1.0 to 1:1.2, the number of analysis models securing slope stability increased from 23.8% to 40.5%. For the clay excavated slope, the analysis models securing slope stability increased from 14.3% to 42.9% by changing slope inclination from 1:0.8 to 1:1.2. In addition, it is found that the increase in the size of the ground plate of the mobile crane increases the analysis models that secure slope stability. Therefore, it is an effective way to relax the excavated slope's inclination angle and simultaneously increase the ground plate size to guarantee stability.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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