• Geomechanics and Engineering
• /
• 제16권6호
• /
• pp.655-667
• /
• 2018

To evaluate the stability of a rock slope with one pre-exiting vertical crack, this paper performs corresponding probabilistic stability analysis. The existence of cracks is generally ignored in traditional deterministic stability analysis. However, they are widely found in either cohesive soil or rock slopes. The influence of one pre-exiting vertical crack on a rock slope is considered in this study. The safety factor, which is usually adopted to quantity the stability of slopes, is derived through the deterministic computation based on the strength reduction technique. The generalized Hoek-Brown (HB) failure criterion is adopted to characterize the failure of rock masses. Considering high nonlinearity of the limit state function as using nonlinear HB criterion, the multivariate adaptive regression splines (MARS) is used to accurately approximate the implicit limit state function of a rock slope. Then the MARS is integrated with Monte Carlo simulation to implement reliability analysis, and the influences of distribution types, level of uncertainty, and constants on the probability density functions and failure probability are discussed. It is found that distribution types of random variables have little influence on reliability results. The reliability results are affected by a combination of the uncertainty level and the constants. Finally, a reliability-based design figure is provided to evaluate the safety factor of a slope required for a target failure probability.

• 터널과지하공간
• /
• 제12권2호
• /
• pp.83-91
• /
• 2002

암석 버력으로 성토한 사면의 역학적 안정성을 한계평형해석법과 유한차분법으로 검토하였다. 암석 버력 성토사면의 높이는 약 40 m이고 사면의 구배는 1:1.5이다. 암석 버력 성토체의 강도정수 중 점착력은 없고, 내부마찰각은 43$^{\circ}$로 가정하고 사면의 안정성을 해석하였다. 한계평형해석 중 Fellenius법과 Bishop법으로 구한 안전율 Fs는 1.4이었다. 또 유한차분법으로 사면의 안전율을 구하기 위해서 강도감소법을 이용하였고 파괴영역을 기준으로 결정한 사면의 안전율 Fs도 역시 약 1.4로 한계평형해석 결과와 동일하였다. 여러 기관에서 사면설계기준으로 적용하는 안전율 1.3과 비교할 때 암석 버력 성토사면은 안정상태로 확인되었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제6권1호
• /
• pp.73-82
• /
• 2005

토목섬유로 보강된 사면의 안정성해석을 위해서 보강재의 효과를 고려할 수 있도록 수정된 한계평형해석법을 사용하는 것이 일반적이다. 그러나 대부분의 경우 보강재의 효과는 활동면상에서 증가된 전단저항력으로 고려되어 전체 활동토체에 대한 평형방정식의 만족여부는 명확하지 않다. 본 연구에서는 보강재의 저항력을 포함한 활동토체의 힘과 모멘트의 평형방정식을 모두 만족할 수 있는 사면안정해석법을 제안하였으며, 보강토 옹벽에 대한 재하시험 결과와 보강사면에 대한 원심모형시험결과를 포함한 다양한 사례에 대한 해석이 수행되었다. 그 결과 본 연구에서 제안한 방법에 의하여 수정된 사면안정해석법에 의하여 계산된 안전율의 차이는 ${\pm}4%$ 이내로 비교적 정확한 안전율을 제공해 주는 것으로 나타났다.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제14권1호
• /
• pp.71-81
• /
• 2018

Soils are mostly nonhomogeneous and anisotropic in nature. In this study, nonhomogeneity and anisotropy of soil are taken into consideration by assuming that the cohesion increases with depth linearly and also varies with respect to direction at a particular point. A three-dimensional rotational failure mechanism is adopted, and then a three-dimensional stability analysis of slope is carried out with the failure surface in the shape of a curvilinear cone in virtue of the limit analysis method. A quasistatic approach is used to develop stability charts in nonhomogeneous and anisotropic soils. One can easily read the safety factors from the charts without the need for iterative procedures for safety factors calculation. The charts are of practical importance to prevent a plane failure in excavation slope whether it is physically constrained or not. Then the most suitable location of piles within the reinforced slope in nonhomogeneous and anisotropic soils is explored, as well as the interactions of nonhomogeneous and anisotropic coefficients on pile reinforcement effects. The results indicate that piles are more effective when they are located between the middle and the crest of the slope, and the nonhomogeneous coefficient as well as the anisotropic coefficient will not only influence the most suitable location for piles but also affect the calculated safety factor of existing reinforced slope. In addition, the two coefficients will interact with each other on the effect on slope reinforcement.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제32권11호
• /
• pp.31-42
• /
• 2016

지진에 대한 사면안정 해석은 지진에 의한 관성력을 정적하중으로 고려하는 유사정적해석을 널리 사용하고 있다. 사면과 같은 지반 구조물은 지반정수의 불확실성이 포함되어 있어 확률론적 해석을 이용하여 지반정수의 불확실성을 고려해야 한다. 본 연구에서는 지반의 불확실성을 고려한 확률론적 사면안정해석을 수행하였으며, 구조물이 임의 수준의 지반 운동을 받을 때 파괴상태에 도달하는 확률을 그래프로 나타낸 취약도 곡선을 작성하였다. 유사정적해석으로 확률론적 사면안정해석을 수행하기 위해 Monte Carlo Simulation(MCS)을 시행하였다. MCS의 소요 시간을 단축하기 위하여 인공신경망 기반의 응답면 기법을 이용해 파괴확률을 산출하여 수평지진계수별 취약도 곡선을 작성하는 방법을 제시하였다. 인공신경망을 이용하여 작성한 취약도 곡선을 MCS의 결과와 비교해 본 결과 상당한 시간 절약에 비해 유사한 결과를 얻을 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제21권4호
• /
• pp.115-122
• /
• 2005

본 연구에서는 토사사면의 안전율을 산정하고 최소임계단면을 탐색하기 위하여 개별요소법과 유전자 알고리즘으로 조합된 새로운 해석방법이 제안되었다. 안전율 산정시, 한계평형법에 근거한 통상적인 사면안정 해석법들은 전체적인 힘평형을 만족하지 못하기 때문에 절편간에 작용하는 힘의 경사와 위치에 대한 가정이 불가피하다. 개별요소법에 근거하여 개발된 사면안정해석법은 힘과 변위간의 적합조건을 만족할 수 있다. 또한 제안된 해석기법에서는 최소임계 단면을 탐색하기 위하여 실수형 유전자 알고리즘이 적용되었다. 이 방법은 지역해에 쉽게 수렴하는 간편한 최적화기 법보다 안정적으로 전역해를 탐색할 수 있다 제안된 해석기법의 적용성을 검토하기 위하여 예제해석이 수행되었다.

• 지질공학
• /
• 제21권1호
• /
• pp.57-64
• /
• 2011

화강암과 안산암질 암맥이 공존하고 있는 붕괴사변을 대상으로 지질에 의한 전단강도의 차이를 반영한 3차원 사면안정해석을 수행하였다. 지질이 서로 다른 두 종류의 파괴면에 대한 전단강도를 파악하기 위하여 흙-암 경계면 직접전단시험을 수행하였고, 또한 상부 풍화토층에 대한 실내토질시험을 실시하였다. 시험결과 풍화토층에 비하여 흙-암 경계면의 전단강도가 낮게 나타났다. 사면내 지질분포의 차이가 안정성해석 결과에 영향을 주는 것을 알아보기 위하여 한계평형법을 이용한 2차원사면안정성 해석을 대표단면에서 실시하였으며, 사면내 분포지질에 따라 입력치를 다르게 할 수 있는 3차원사면안정성해석을 실시하여 2차원안정성해석과 그 결과를 비교하였다. 해석결과에 의하면 안전율이 건기시 0.92와 포화시 0.32로 모두 불안정하게 나타난 2차원해석결과와는 달리 3차원해석결과에서는 건기시에 안전율이 1.26, 포화시에 0.55로 나타났다. 이러한 결과는 사면내 지질분포를 고려할 경우 안정성 해석의 결과가 달라질 수 있음을 보여주고 있으며, 우기 직후 붕괴가 일어났던 점을 고려하면 3차원해석결과가 보다 현실적인 것으로 판단된다.

• 농업과학연구
• /
• 제39권1호
• /
• pp.97-110
• /
• 2012

This study was carried out for safety evaluation, the practical application and improvement of design method of the agricultural reservoir embankment according to backside extension. Seepage analysis, slope stability analysis and finite element analysis were performed for steady state and transient conditions. Also, the pore water pressure, seepage quantity, safety factor and stress-strain behavior according to high water level and rapid drawdown were compared and analyzed. The pore water pressure at contact region between backside extension and old embankment was kept high after rapid drawdown. Therefore, backside extension is recommended that design method is required to be improved and reinforced more than the others raising embankment. The hydraulic gradients before and after backside extension showed high value at the base of the core, but they showed stable state at the upstream slope and downstream slope. The seepage quantity per 1 day and the leakage per 100 m for the steady state and transient conditions appeared to be safe against the piping. The safety factor of slope stability showed high at the steady state, and transient conditions did not show differences depending on the rapid drawdown. The safety factor was appeared high at the upstream slope before backside extension and downstream slope after extension. The excess pore water pressure for steady state and transient conditions showed negative(-) at the upstream slope, it was small at the downstream slope. The mean effective stress (p') showed high at the base of the core and to be wild distribution after the extension. The displacement after extension showed 0.02-0.06 m in the upstream slope, the maximum shear strain after extension was smaller than that before extension.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제25권12호
• /
• pp.13-25
• /
• 2009

본 연구에서는 확률론적 해석에 지반의 공간적 변동성을 고려하기 위한 해석 절차를 제시하였다. 제안된 방법은 한계평형법을 이용하는 결정론적 해석방법을 지반정수의 불확실성과 공간적 변동성을 고려할 수 있도록 확률론적 사면안정 해석으로 확장한다. 개발된 방법은 랜덤유한요소해석법과 같이 미리 임계파괴면을 가정하지 않으면서도 계산시간을 단축할 수 있다는 장점이 있다. 지정된 입력 확률분포함수와 자기상관함수를 따르는 2차원의 랜덤필드를 생성하기 위하여 Karhunen-Lo$\grave{e}$ve 전개법을 사용하였으며, 생성된 랜덤필드를 이용하여 확률론적 응답을 얻기 위해 Monte Carlo 시뮬레이션을 수행하였다. 개발된 해석기법의 적용성을 검토하고 지반정수의 공간적 변화가 확률론적 안정해석에 미치는 영향을 검토하기 위해 예제해석을 수행하였으며, 해석결과는 제안된 방법이 지반물성의 공간적 변동성에 따른 다양한 사면파괴 형태를 확률론적 사면안정 해석에 효과적으로 고려할 수 있음을 보여준다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제8권2호
• /
• pp.11-18
• /
• 2007

철도 연변 사면의 활동은 열차 노선의 사용성과 안전성에 상당한 영향을 미치고 있다. 따라서 사면안정 문제는 철도 노선 운용에 있어 큰 관심사항이다. 본 연구에서는 철도연변 사면의 활동이 발생하는 조건에서의 강우정보를 분석하였으며 침투해석과 한계평형해석을 통하여 강우를 고려한 사면의 안정성 분석 기법을 제시하고자 한다. 강우량 분석결과 사면활동이 발생하기까지 누적강우량은 150~500mm 사이에 분포하고 있었고 강우지속시간은 3~24시간으로 나타났다. 분석된 강우량을 바탕으로 무한사면 조건에서의 침투해석과 강체거동 분석을 수행하고 무한사면의 심도는 2m를 가정하였으며 다중의 파괴면은 2m 심도로부터 16.7cm 간격으로 모델링이 되었다. 한계파괴심도인 2m는 안전율이 수렴하는 심도이다. 해석결과 기존의 사면안정성 평가 기준에서 고려하고 있는 우기시 해석조건의 결과보다 현실적인 안전율을 보였다. 또한 누적강우량, 강우지속시간, 안전율을 축으로 하는 3차원 공간상에 안전율 변화 추이를 도시한 결과 강우를 고려한 사면의 안전성 분석 시 일반적으로 고려하는 강우강도 뿐만 아니라 누적강우량(강우지속시간) 또한 고려되어야 할 것으로 판단되었다.