• 지질공학
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• 제17권4호
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• pp.545-554
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• 2007

자연사면 산사태는 주요 유발인자인 강우나 지진 이외에 토질특성, 지형 및 지질요소 등 다양한 인자의 영향으로 발생될 수 있다. 본 연구지역의 경우 파괴의 시점에 인공구조물이 시공되어 있어 이들과 사면붕괴와의 관련성을 밝히는 것은 매우 의미가 있다. 이를 위해 원지반의 물성을 추정하여 자연사면 자체의 붕괴에 대한 취약성을 파악하고 구조물에 의해 변화된 지반에 대한 불안정성을 비교하여 붕괴원인을 살펴보았다. 현장조사와 실내시험으로 원지반과 성토지반의 물성을 구하였고, 지구물리탐사를 통해 추정된 파괴면의 심도를 이용하여 지하수위 변화에 따른 2차원과 3차원 한계평형해석을 각각 수행하였다. 해석결과는 지반의 토질특성과 강도정수에 상관없이 비슷한 안전율을 보였고, 지하수위는 만수위시 불안정해지는 것으로 나타났다.

• Smart Structures and Systems
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• 제7권4호
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• pp.263-274
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• 2011

A reliability-based slope stability assessment method considering fluctuations in the monitored matric suction was proposed for real-time identification of slope risk. The assessment model was based on the limit equilibrium model for infinite slope failure. The first-order reliability method (FORM) was adopted to calculate the probability of slope failure, and results of the model were compared with Monte-Carlo Simulation (MCS) results to validate the accuracy and efficiency of the model. The analysis shows that a model based on Advanced First-Order Reliability Method (AFORM) generates results that are in relatively good agreement with those of the MCS, using a relatively small number of function calls. The contribution of random variables to the slope reliability index was also examined using sensitivity analysis. The results of sensitivity analysis indicate that the effective cohesion c' is a significant variable at low values of mean matric suction, whereas matric suction ($u_a-u_w$) is the most influential factor at high mean suction values. Finally, the reliability indices of an unsaturated model soil slope, which was monitored by a wireless matric suction measurement system, were illustrated as 2D images using the suggested probabilistic model.

• Geomechanics and Engineering
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• 제22권4호
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• pp.319-328
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• 2020

This paper investigates the effect of the width of failure and tension crack (TC) on the stability of cohesive-frictional soil slopes in three dimensions. Working analytically, the slip surface and the tension crack are considered to have spheroid and cylindrical shape respectively, although the case of tension crack having planar, vertical surface is also discussed; the latter was found to return higher safety factor values. Because at the initiation of a purely rotational slide along a spheroid surface no shear forces develop inside the failure mass, the rigid body concept is conveniently used; in this respect, the validity of the rigid body concept is discussed, whilst it is supported by comparison examples. Stability tables are given for fully drained and fully saturated slopes without TC, with non-filled TC as well as with fully-filled TC. Among the main findings is that, the width of failure corresponding to the minimum safety factor value is not always infinite, but it is affected by the triggering factor for failure (e.g., water acting as pore pressures and/or as hydrostatic force in the TC). More specifically, it was found that, when a slope is near its limit equilibrium and under the influence of a triggering factor, the minimum safety factor value corresponds to a near spherical failure mechanism, even if the triggering factor (e.g., pore-water pressures) acts uniformly along the third dimension. Moreover, it was found that, the effect of tension crack is much greater when the stability of slopes is studied in three dimensions; indeed, safety factor values comparable to the 2D case are obtained.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권6호
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• pp.63-70
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• 2012

저강도 강우상태에서 투수계수가 일반적인 절토사면의 흡인력 분포와 안정성에 어떤 영향을 주는지를 평가하였다. 지하수면 위의 불포화 지층의 초기 흡인력을 15 kPa로 가정하였다. 강우 지속시간 증가에 따른 절토사면의 안정성을 평가하기 위해 유한요소법과 한계평형법을 사용하였다. 유한요소 침투해석 결과, 저강도 강우상태에서는 불포화 지층이 계속해서 불포화 상태로 유지되는 현상을 보였다. 또한, 침윤선(wetting front)이 불포화 지층에 남아있는 경우에는 사면의 안정성에 사실상 변화가 없었으나, 침윤선(wetting front)이 지하수면에 도달하는 경우에는 지하수면이 높아짐에 따라 사면안정성이 크게 저하되었다.

• 지질공학
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• 제14권4호
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• pp.451-460
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• 2004

사면안정해석에 일반적으로 이용되는 2차원 한계평형해석에서는 활동면의 강도를 활동면 전체에 동일하게 설정한다. 그러나 사면의 활동면에서 저면부와 가장자리부의 강도는 다른 경우가 대부분이다. 4가지 절취모델을 이용한 3차원 사면안정해석의 결과에 따르면 활동면내에서 가장자리부의 저항력이 사면의 안정성에 크게 영향을 미치는 것으로 나타났다. 3차원 사면안정해석에서 활동면 강도를 저면부와 가장자리부로 구분하여 설정함으로써 지금까지 고려하지 못했던 사면 가장자리부의 전단강도가 사면안정에 미치는 영향을 정량적으로 파악할 수 있었다. 활동 저면부의 저항력이 낮은 경우에는 사면의 측부 절토에 의하여 안전율이 크게 저하되며, 저항력이 높은 경우에는 말단부 절토에 의하여 안전율이 저하되고 두부 절토에 의하여 안전율이 향상된다.

• 지질공학
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• 제31권2호
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• pp.165-178
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• 2021

자연사면을 대상으로 강우에 따른 침투해석 및 사면안정해석을 통하여 사면토층의 흙-함수특성곡선(SWCC) 맞춤계수에 따른 안정성의 영향을 평가하였다. 연구 대상사면의 토질시료를 채취하여 토층의 물리적, 역학적 및 불포화 특성을 실험하였다. 현장조건의 흙-함수특성곡선(SWCC)의 맞춤계수 α 및 n을 변화시켜 침투해석을 통한 포화심도를 산정하였으며, 이를 고려하여 한계평형해석기법을 이용한 사면안정해석을 수행하였다. 강우에 의한 침투해석 결과에 따르면 맞춤계수 α가 감소함에 따라 토층 내 포화심도가 급격하게 증가하며, 전체 토층에 대한 포화시간도 짧아지는 것으로 나타났다. 그리고 포화심도를 고려한 사면안정해석결과에 의하면 맞춤계수 α가 감소함에 따라 사면안전율은 급격하게 감소하지만, 맞춤계수 n을 증가시키더라도 사면안전율의 변화는 매우 작은 것으로 나타났다. 따라서 강우침투로 인한 포화심도와 이를 고려한 사면안정성은 흙-함수특성곡선(SWCC)의 맞춤계수 α에 크게 영향을 받으며, 맞춤계수 n의 영향은 상대적으로 매우 작음을 알 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권1호
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• pp.47-52
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• 2015

사면안정분야의 해석과 설계에는 한계평형법(LEM)과 전단강도 감소기법(SSR)이 주로 사용된다. 이 두 방법은 2차원과 3차원 해석을 모두 수행할 수 있지만 많은 연구자들에 의해 전단강도 감소기법이 해석 변수에 대해 더욱 민감하게 반응하고 합리적인 결과를 산출한다고 알려져있다. 그러나 전단강도 감소기법의 모델링의 복잡함과 해석시간의 증가 등의 이유로 현계평형법이 여전히 일반적으로 사용되고 있다. 본 연구에서는 FLAC 3D를 사용하여 전단강도 감소기법을 통한 돌출된 암반사면의 3차원 효과에 대해 연구하였다. 수치해석 변수는 사면의 경사, 높이, 지반강도, 사면의 돌출길이이며 연구 결과 사면의 안전율은 암반의 강도보다 사면의 형상에 더 영향을 받는 것으로 나타났다.

• 지질공학
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• 제19권3호
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• pp.401-408
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• 2009

단양과 가곡을 잇는 기존 구국도 59호선에는 35개소의 절토사면이 존재한다. 본 구간은 도로선형이 복잡하고, 폭이 협소하며, 2002년과 2006년 집중강우의 영향으로 절토사면 붕괴, 산사태, 도로침하 현상이 발생되는 등 위험성이 높아 신설국도를 계획하게 되었다. 2006년 12월 신설국도 공사 중 터널입구부사면이 붕괴되었으며, 상부에 존재하는 군도의 중앙선을 따라 인장균열이 발생되었다. 붕괴원인 파악 및 대책공법 제시를 위해서 면밀한 현장조사 및 인장균열에 대한 모니터링을 실시하였고, 스테레오투영망 해석, 한계평형해석, 유한차분해석을 수행하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권6호
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• pp.137-146
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• 2005

본 연구에서는 전국의 299개 철도연변 사면에 대한 현장 조사를 통해 사면의 파괴 유형 및 보강 실태를 분석하고, 조사된 사면 중 절취 토사사면으로 분류된 14개의 사면에 대하여 강우의 영향을 고려한 안정성 해석을 수행하였다. 표층유실 형태의 얕은 파괴를 검토하기 위해 강우에 의해 지표에 임시적으로 형성되는 지하수위를 가정한 무한사면해석을 수행하였으며, 유한요소법을 적용한 침투해석 결과와 지하수위를 지표 근처로 가정하는 방법을 통해 강우를 고려한 한계평형해석을 수행하였다. 기존의 파괴 기록과 안정성 해석으로 예측된 파괴 형태를 비교함으로써 적용된 해석방법들의 적합성을 평가하였다. 철도연변의 절취 토사사면에서는 얕은 깊이의 표층파괴가 주로 발생하였으나, 한계평형해석법으로는 이를 적절히 예측할 수 없었다. 강우에 의한 표층파괴를 보다 합리적으로 예측하기 위해서는 강우에 의한 안정성 저하 효과로서 모관흡입력의 감소로 인한 간극수압의 증가뿐만 아니라, 지반의 침투능보다 큰 강우로 인해 발생하는 표면 유출수에 의한 침식을 고려할 수 있는 새로운 해석기법의 개발이 요구된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제22권3호
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• pp.11-25
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• 2023

본 연구에서는 시멘트혼합처리토를 활용한 경사 자립식 흙막이공법에 대한 설계법과 해석법에 대하여 연구하였다. 경사 자립식 흙막이 벽체의 경우 경사에 따른 주동토압계수의 감소와 자중효과로 주동측압이 감소하고 수동토압계수의 증가와 자중모멘트의 증가로 인해 전체적인 안정성이 증가하였다. 흙막이 벽체는 경사에 따라 굴착측으로의 전도파괴에서 활동파괴로의 형태 변화가 발생되었고, 최적의 경사는 10°인 것으로 평가되었다. 수치해석에서의 전체 안정성은 강도감소법과 비교하여 한계평형해석이 보수적인 결과를 도출하므로 설계 시 본 방법으로 검토해야 하는 것으로 나타났다. 매개변수 연구 결과, 지지력파괴와 압축파괴에 대한 안정성은 상재하중이 작은 경우(약 20kPa 이하) 경사 10°이상에서는 크게 증가하지 않았다. 배면 지반의 점착력이 있는 경우 수치해석과 유사한 결과는 점착력을 고려한 경우로 나타났다. 활동, 전도, 전단, 인장에 대한 안정성은 벽체의 두께에 비례하여 증가하지만, 일정 경사각(약 10°) 이상에서는 벽체의 두께와 상관없이 지지력과 압축응력의 안정성에 큰 변화가 없는 것으로 평가되었다.