사면에서 발생하는 액상화 수치해석

Numerical Modeling of Soil Liquefaction at Slope Site

본 논문에서는 저자가 제안한 유효응력모델을 이용하여 지진시 사면의 동적거동에 관한 수치해석을 수행하였다. 항복함수는 동일한 응력비를 가진 무한개의 방사선을 의미하며, 비관련 유동규칙을 가진 탄소성모델인 UBCSAND를 이용하였다. 이 모델은 FLAC내에 내장된 Mohr-Coulomb모델을 변형한 형태이다. UBCSAND모델을 이용하여 RPI에서 수행한 원심모형실험결과를 예측하였다. 먼저, UBCSAND모델을 Nevada모래를 사용한 반복 직접단순전단시험결과를 이용하여 검증하였으며, 액상화전후의 거동을 예측하였다. 이와 같이 검증된 모델을 원심모형실험에서 계측된 가속도, 과잉간극 수압, 변위와 서로 비교하였다. 일반적으로 계측치와 예측치가 일치하였다. 유효응력모델을 이용한 동적 수치해석기법은 서부 캐나다에서 댐, 교량, 터널, 파이프라인과 관련된 액상화 프로젝트에 실제 사용되고 있다.

A fully coupled effective stress dynamic analysis procedure for modeling seismic liquefaction on slope is presented. An elasto-plastic formulation is used for the constitutive model UBCSAND in which the yield loci are radial lines of constant stress ratio and the flow rule is non-associated. This is incorporated into the 2D version of Fast Lagrangian Analysis of Continua (FLAC) by modifying the existing Mohr-Coulomb model. This numerical procedure is used to simulate centrifuge test data from the Rensselaer Polytechnic Institute (RPI). UBCSAND is first calibrated to cyclic direct simple shear tests performed on Nevada sand. Both pre- and post-liquefaction behaviour is captured. The centrifuge test is then modeled and the predicted accelerations, excess porewater pressures, and displacements are compared with the measurements. The results are shown to be in general agreement. The procedure is currently being used in the design of liquefaction remediation measures for a number of dam, bridge, tunnel, and pipeline projects in Western Canada.