Probabilistic Approach of Stability Analysis for Rock Wedge Failure

확률론적 해석방법을 이용한 쐐기파괴의 안정성 해석

Probabilistic analysis is a powerful method to quantify variability and uncertainty common in engineering geology fields. In rock slope engineering, the uncertainty and variation may be in the form of scatter in orientations and geometries of discontinuities, and also test results. However, in the deterministic analysis, the factor of safety which is used to ensure stability of rock slopes, is based on the fixed representative values for each parameter without a consideration of the scattering in data. For comparison, in the probabilistic analysis, these discontinuity parameters are considered as random variables, and therefore, the reliability and probability theories are utilized to evaluate the possibility of slope failure. Therefore, in the probabilistic analysis, the factor of safety is considered as a random variable and replaced by the probability of failure to measure the level of slope stability. In this study, the stochastic properties of discontinuity parameters are evaluated and the stability of rock slope is analyzed based on the random properties of discontinuity parameters. Then, the results between the deterministic analysis and the probabilistic analysis are compared and the differences between the two analysis methods are explained.

확률론적 해석방법 (probabilistic analysis)은 현장으로부터 획득한 자료들에서 일반적으로 발생하는 가변성과 불확실성을 효과적으로 정량화하여 해석에 이용할 수 있는 방법 중의 하나로 제안되었다. 특히 암반사면공학에서는 이러한 가변성과 불확실성이 불연속면의 방향 및 기하학적 특성, 그리고 실내실험 결과의 분산으로 나타난다. 확률론적 해석방법은 불연속면의 기하학적 특성과 강도 특성을 확률변수 (random variable)로 취급하여 신뢰성이론 (reliability theory)과 확률이론 (probability theory)을 근거로 분석하였으며 이를 기초로 하여 Monte Carlo Simulation과 같은 해석법을 이용, 구조물의 붕괴가능성을 확률로 표현하였다. 확률론적 해석 방법은 기존의 안전율을 대체하여 구조물의 안정성을 붕괴확률 (probability of failure)로 제안하였으며 이 붕괴확률은 안전율의 확률분포함수 (probability density function)에서 안전율이 1보다 작을 가능성을 확률로 나타낸 수치이다. 이 방법은 안전율의 개념을 기초로 하여 자료의 분산을 고려하지 않은 채 단일 대표 값만을 이용하여 구조물의 안정성을 판단하는 전통적인 결정론적 해석방법 (deterministic analysis)과 비교되어진다. 본 논문에서는 확률론적 해석방법을 이용하여 불연속면 특성들의 확률특성을 고찰하였으며 이를 기초로 하여 암반사면의 안정성 해석에 응용했다. 또한 확률론적 해석과 결정론적인 해석의 결과를 비교, 그 차이점을 설명하고자 하였다.