Journal of the Korean GEO-environmental Society (한국지반환경공학회 논문집)

Korean Geo-Environmental Society (한국지반환경공학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Performance of Horizontal Drainage in the Slope Using Numerical Analysis

수치해석을 이용한 비탈면 수평배수공의 성능 분석

  • Sangyun Kim (Dept. of Civil Engineering, Kangwon National University) ;
  • Hoki Ban (Dept. of Civil Engineering, Kangwon National University)
  • Received : 2024.05.08
  • Accepted : 2024.06.11
  • Published : 2024.08.01
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Due to the high proportion of mountainous terrain in Korean territory and the concentration of heavy rainfall during the summer season, concerns arise about the potential decrease in slope stability caused by rainfall. Installing slope drainage facilities mitigates the rise in groundwater levels due to infiltration, thus enhancing slope stability. Horizontal drains, classified as auxiliary facilities among drainage systems, lack established installation standards and related research. Slopes with installed horizontal drains have been confirmed to exhibit higher safety factors compared to those without. Furthermore, the safety factor of mimicking horizontal drains by increasing the permeability coefficient of the surrounding ground was compared with that of the conventional simulation method using the Drain function. As a result of the comparison, it was confirmed that the installation length showed better drainage performance than the installation angle in the drainage performance of the horizontal drainage hole, and it was judged that the installation length was a more important factor.

우리나라 국토 특성 상 국토 면적에 산지가 차지하는 비율이 높고 연간 호우 발생이 하절기에 집중됨에 따라 강우로 인한 비탈면 안정성 저하가 우려된다. 이에 대비하고자 비탈면에 배수시설을 설치하여 지반 침투수에 의한 지하수위 상승을 낮춰 비탈면 안정성을 증대시킬 수 있다. 하지만 배수시설 중 수평배수공은 부대시설로 분류되어 설치 기준과 관련 연구가 부족한 실정이다. 본 연구에서는 상용지반해석 프로그램인 Plaxis-2D를 이용하여 수평배수공의 배수성능에 영향을 미치는 요소들을 검토하여 수평배수공의 길이, 설치 각도 등의 경계조건에 따른 수평배수공의 배수성능을 수치해석적으로 분석하였다. 수평배수공을 미설치한 지반보다 수평배수공을 설치한 지반에서 안전율이 높음을 확인하였으며, 수평배수공이 위치한 지반의 투수계수를 높여 수평배수공을 모사한 경우와 기존 모사방식인 Drain 기능을 활용한 경우에서의 안전율을 비교하였다. 지반투수계수를 6배 높였을 때의 안전율이 Drain 기능을 활용한 경우와 일치하여, 지반 투수계수를 6배 높여 수평배수공을 모사한 경우를 Drain 기능의 대안으로 판단하고 투수성능을 확인하였다. 비교 결과, 수평배수공의 배수성능에 있어서 설치각도보다 설치길이가 더 원활한 배수성능을 보임을 확인하여 설치 길이가 더 주요한 요인이라고 판단하였다.

Keywords

References

  1. Arifin, Y., Kurniawan, S. and Nurmelani, E. (2017), "Effectiveness of horizontal drain for slope stability of coal mining, case study of slope failure in tambang guntur, South Kalimantan, international conference on QIR (Quality in research)", pp. 93~100.
  2. Fawaz, A., Farah, E. and Hagechehade, F. (2014), "Slope stability analysis using numerical modeling", American Journal of Civil Engineering, Vol. 2, No. 3, pp. 60~67.
  3. Kang, J. and Ban, H. (2022), "Numerical approach to evaluate the behavior of concrete panel considering construction method", Journal of the Korean Geo-Environmental Society, Vol. 23, No, 12, pp. 17~23. (In Korean)
  4. Kim, S. (1996), "The characteristics and forecast status of heavy rainfall in our country", The magazine of the Korean society of civil engineers, Vol. 44, No. 9, pp. 17~21. (In Korean)
  5. Kwon, Y., Lee, J., Hwang, Y., Ban, H. and Lee, M. (2021), "Evaluation of drainage capacity of precast concrete-panell retaining wall attached to in-situ ground using numerical analysis", Jounal of the Korean geotechnical society, Vol. 37, No. 3, pp. 43~50. (In Korean)
  6. Ministry of Land, Infrastructure, and Transport (2020), "Guidelines for Design and Management of Road Drainage Facilities", Ministry of Land, Infrastructure, and Transport, pp. 106~122. (In Korean)
  7. Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs (2009), "Design Criteria for Slopes in Construction", Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs, pp. 105~115. (In Korean)
  8. Noh, H., Lee, S., Hwang. Y. and Chun. S. (2006), "A study on variation of slope stability ratio by slope horizontality drainage existence", Korean Geo-Environmental Conference 2006, pp. 395~400. (In Korean)