Prediction of Saturation Time for the Soil Slopes due to Rainfalls

지속적인 강우에 의한 토사사면의 포화시간 예측

Many studies for slope stability studies have indicated that the infiltration of rainwater into a slope decrease the slope stability. In order to minimize damage caused by slope failure, most design codes suggest that the slope stability be analyzed by saturated condition during rainy season. However it would be excessively conservative condition that every soil slope is saturated in rainy season irrespective of rainfall intensity, soil type and slope geometry. In addition, because most soil slopes are in an unsaturated state, it is necessary to consider the unsaturated characteristics of slope. This paper suggests a prediction method of saturation time for the weathered granite soil slopes due to rainfalls. The finite element analysis of transient water flow through unsaturated slope was used to investigate effects of soil-water characteristics, permeability at saturation, slope geometry, and rainfall intensity. From the result of these analyses, the prediction charts considering soil-water characteristics, permeability at saturation, and slope height were proposed in this study. It is possible to the time required to be saturated slope after rainfall.

강우시 우수의 침투로 사면의 안정성은 감소되며, 사면활동에 의한 피해를 최소화하기위해 강우시 토사사면에 대한 사면 안정해석시 지표까지 완전히 포화되는 조건으로 설계하도록 설계기준을 강화하고 있다. 그러나 이와 같은 설계방식은 강우강도, 강우지속시간, 지반특성, 사면의 기하학적 특성 등과 관계없이 동일하게 지표까지 완전 포화조건으로 설계함으로써 지나치게 과다하게 설계되는 경향이 있는 등 문제점이 지적되고 있다. 또한 대부분의 토사사면은 불포화상태에 있으며, 불포화특성을 고려한 사면 안정해석이 수행되어야 할 것이다. 본 논문은 강우시 토사 사면이 완전 포화되기까지 소요되는 강우지속시간을 예측할 수 있는 방법을 제시하였다. 이를 위해 본 논문에서는 불포화토의 흙-수분 특성과 포화시 투수계수, 사면의 기하학적 조건, 강우강도 등을 고려하여 불포화토 사면에 대한 유한요소해석을 실시하여 강우시 토사사면이 완전 포화되기 까지 소요되는 강우지속시간을 예측하였으며, 이들 해석결과로부터 간편하게 사용할 수 있는 예측도표를 제시하였다.