• 제목/요약/키워드: Soil slip

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Newmark 기반 변형해석에 의한 필댐의 내진저항성 연구 (A Study on the Seismic Resistance of Fill-dams by Newmark-type Deformation Analysis)

  • 박동순
    • 한국지진공학회논문집
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    • 제18권4호
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    • pp.161-170
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    • 2014
  • Newmark-type deformation analysis has rarely been done in Korea due to the popularity of simple pseudo-static limit equilibrium analysis and detailed time-history FE/FD dynamic analysis. However, the Korean seismic dam design code updated in 2011 prescribes Newmark-type deformation analysis as a major dynamic analysis method for the seismic evaluation of fill dams. In addition, a design PGA for dynamic analysis is significantly increased in the code. This paper aims to study the seismic evaluation of four existing large fill dams through advanced FEM/Newmark-type deformation analyses for the artificial earthquake time histories with the design PGA of 0.22g. Dynamic soil properties obtained from in-situ geo-physical surveys are applied as input parameters. For the FEM/Newmark analyses, sensitivity analyses are performed to study the effects of input PGA and $G_{max}$ of shell zone on the Newmark deformation. As a result, in terms of deformation, four fill dams are proved to be reasonably safe under the PGA of 0.22g with yield coefficients of 0.136 to 0.187, which are highly resistant for extreme events. Sensitivity analysis as a function of PGA shows that $PGA_{30cm}$ (a limiting PGA to cause the 30 cm of Newmark permanent displacement on the critical slip surface) is a good indicator for seismic safety check. CFRD shows a higher seismic resistance than ECRD. Another sensitivity analysis shows that $G_{max}$ per depth does not significantly affect the site response characteristics, however lower $G_{max}$ profile causes larger Newmark deformation. Through this study, it is proved that the amplification of ground motion within the sliding mass and the location of critical slip surface are the dominant factors governing permanent displacements.

부마찰력을 고려한 말뚝기초 설계 (Design of Pile Foundations Considering Negative Skin Friction)

  • 김주형;권오성;김명모
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제21권5호
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    • pp.65-74
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    • 2005
  • 압밀이 진행 중인 지반에 설치되는 말뚝은 부마찰력을 받으며 과도한 부마찰력은 기초 및 상부구조물의 안정에 심각한 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 큰 잔류침하가 예상되는 연약지반에 교각 기초로 시공되는 말뚝의 부마찰력을 산정하여 기초의 지지력에 대한 안정성을 평가하였다. 본 연구에서는 연약 점성토 내에 설치될 말뚝기초가 큰압밀침하가 발생하는 지역에 적합한지 여부를 판단하였는데, 이를 위해 시기별 지반조사 자료로부터 얻은 대상지반의 압밀정수와 침하 계측자료를 이용하여 현재의 압밀도와 잔류침하량을 산정하였다. 말뚝의 깊이별 침하량은 부마찰력을 고려할 수 있도록 수정된 하중전이함수법과 수치해석적 방법의 두 가지 방법으로 예측하였는데, 두 방법으로 구한 깊이별 말뚝변위와 최대 축하중은 서로 유사한 값을 나타내었으며, 중립면의 위치도 유사하게 나타났다. 부마찰력을 고려하여 말뚝의 지지력에 대한 안전성 평가를 수행한 결과 말뚝이 설계지지력에 못미치 경우에는 slip layer코팅을 적용하여 부마찰력을 감소시키거나 말뚝의 지지층 근입깊이를 늘려 지지력을 증가시키는 방안을 추천하였다.

불연속면내 점토충전물을 고려한 사면 안정해석 연구 (A Study on the Analysis of the Slope Stability Considering Clay Filling in Discontinuity)

  • 민경남;안태봉;양승준;백선기;이태선
    • 터널과지하공간
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    • 제17권3호
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    • pp.175-185
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    • 2007
  • 불연속면을 따라 점토 등의 충전물이 포함된 경우에는 불연속면의 방향이 유리하게 작용하더라도 사면안정에 불안정성을 초래한다. 연구지역의 사면활동은 점토충전물과 풍화토의 경계를 따라 발생하였다. 이것은 물성의 차이를 보이는 경계부분이 존재했기 때문이며, 암석에서 엽리 등이 구조적 운동시 연약대로 작용하여 층간의 미끄러짐을 유도하는 현상과 매우 유사하다. 대부분의 해석에서 점토충전물이 존재할 경우에는 하나의 불연속면으로 설정하여 해석한다. 이때의 불연속면은 점토층내에서의 활동면으로 해석되므로 점토와 원지반과의 경계부의 특성이 해석에 고려되지 못하여 불연속면의 거동은 결국 점토의 물리적 성질에 많이 지배된다. 점토충전물로 인한 활동사면의 안정성 평가 결과는 충전물에 의한 불연속면의 파괴유형에 따른 강도정수에 의해 안전율에 상당한 차이를 보인다.

강우에 의한 사면붕괴에 관한 2차원 수치모의 (Two-dimensional Numerical Simulation of Rainfall-induced Slope Failure)

  • 램 크리쉬나 레그미;정관수;이기하
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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    • pp.34-34
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    • 2012
  • Heavy storms rainfall has caused many landslides and slope failures especially in the mountainous area of the world. Landslides and slope failures are common geologic hazards and posed serious threats and globally cause billions in monetary losses and thousands of casualies each year so that studies on slope stability and its failure mechanism under rainfall are being increasing attention of these days. Rainfall-induced slope failures are generally caused by the rise in ground water level, and increase in pore water pressures and seepage forces during periods of intense rainfall. The effective stress in the soil will be decreased due to the increased pore pressure, which thus reduces the soil shear strength, eventually resulting in slope failure. During the rainfall, a wetting front goes downward into the slope, resulting in a gradual increase of the water content and a decrease of the negative pore-water pressure. This negative pore-water pressure is referred to as matric suction when referenced to the pore air pressure that contributes to the stability of unsaturated soil slopes. Therefore, the importance is the study of saturated unsaturated soil behaviors in evaluation of slope stability under heavy rainfall condition. In an actual field, a series of failures may occur in a slope due to a rainfall event. So, this study attempts to develop a numerical model to investigate this failure mechanism. A two-dimensional seepage flow model coupled with a one-dimensional surface flow and erosion/deposition model is used for seepage analysis. It is necessary to identify either there is surface runoff produced or not in a soil slope during a rainfall event, while analyzing the seepage and stability of such slopes. Runoff produced by rainfall may result erosion/deposition process on the surface of the slope. The depth of runoff has vital role in the seepage process within the soil domain so that surface flow and erosion/deposition model computes the surface water head of the runoff produced by the rainfall, and erosion/deposition on the surface of the model slope. Pore water pressure and moisture content data obtained by the seepage flow model are then used to analyze the stability of the slope. Spencer method of slope stability analysis is incorporated into dynamic programming to locate the critical slip surface of a general slope.

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컴퓨터 모의시험에 의한 트랙터견인형 액상가축분뇨 살포기의 적정용량 예측 (Prediction of Optimum Capacity for Tractor Drawn Liquid Manure Tank Spreader by Computer Simulation)

  • 이규승
    • 한국축산시설환경학회지
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    • 제8권3호
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    • pp.135-144
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    • 2002
  • 본 연구는 농촌지역에 많이 보급되어 있는 50 마력급 트랙터의 견인 및 주행성능을 우리나라의 주요 수도 포장을 대상으로 컴퓨터 모의 시험을 통해 예측하여 최근 이용이 증대되고 있는 액상가축분뇨 살포기의 적정용량을 구하기 위해 수행되었다. 모의 시험은 액상가축분뇨 살포기의 용량에 영향을 미치는 토양인자와 차량인자를 포함하는 수학적 모델을 이용하였다. 토양 물리적 특성은 우리나라 수도재배의 대표적인 지역중의 일부라고 볼 수 있는 이리, 남양간척지, 아산만지역, 평택, 밀양, 상주, 김해, 김포, 안동, 강화 지역에서 3곳의 서로 다른 면 단위 지역을 선택하여 측정하였다. 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 28개 조사지역의 토성은 미사질양토(SiL) 지역이 19곳으로 제일 많았으며 미사질식양토(SiCL), 사질양토(SL), 양토(L)가 한두 곳으로 조사지역의 대부분 토양은 양토 계통이었다. 이들 지역에서 경운정지 시기의 토양수분 함량은 주로 30~40%의 범위이었으며, 드물게 20% 범위의 지역과 50%가 넘는 지역이 한두 곳 있었다. 겉보기밀도는 대부분 1,500~l,700 kg/㎥의 범위이었다. 원추지수는 1부터 18kg/$\textrm{cm}^2$ 이상까지 넓은 범위에 걸쳐 나타났으며, l0cm와 15cm 사이에서 원추지수가 급격히 증가하여 이 깊이에서 경반이 존재한다는 것을 알 수 있었다. 2. 논토양의 토양물리성을 고려한 액상가축분뇨 살포기의 용량은 슬립에 따라 차이는 있으나, 아주 연약한 지역을 제외하고는 대부분의 지역에서 3,000kg$_{f}$ 이상이었으며, 대부분 4,000~6,000kg$_{f}$ 의 범위에 있었다. 그러나 안동 일부지역과 남양만 지역과 같이 아주 연약한 지역에서는 액상가축분뇨 살포기의 용량이 1,000kg$_{f}$ 전후이거나 음의 값을 갖는 경우도 있어 이 지역에서의 액상가축분뇨 살포기의 용량은 다른 지역에 비해 적게 설계하거나 액상가축분뇨 살포기의 사용에 문제가 있을 수 있다고 판단된다.본 연구는 농촌지역에 많이 보급되어 있는 50 마력급 트랙터의 견인 및 주행성능을 우리나라의 주요 수도 포장을 대상으로 컴퓨터 모의 시험을 통해 예측하여 최근 이용이 증대되고 있는 액상가축분뇨 살포기의 적정용량을 구하기 위해 수행되었다. 모의 시험은 액상가축분뇨 살포기의 용량에 영향을 미치는 토양인자와 차량인자를 포함하는 수학적 모델을 이용하였다. 토양 물리적 특성은 우리나라 수도재배의 대표적인 지역중의 일부라고 볼 수 있는 이리, 남양간척지, 아산만지역, 평택, 밀양, 상주, 김해, 김포, 안동, 강화 지역에서 3곳의 서로 다른 면 단위 지역을 선택하여 측정하였다. 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 28개 조사지역의 토성은 미사질양토(SiL) 지역이 19곳으로 제일 많았으며 미사질식양토(SiCL), 사질양토(SL), 양토(L)가 한두 곳으로 조사지역의 대부분 토양은 양토 계통이었다. 이들 지역에서 경운정지 시기의 토양수분 함량은 주로 30~40%의 범위이었으며, 드물게 20% 범위의 지역과 50%가 넘는 지역이 한두 곳 있었다. 겉보기밀도는 대부분 1,500~l,700 kg/$m^3$의 범위이었다. 원추지수는 1부터 18kg/$cm^2$ 이상까지 넓은 범위에 걸쳐 나타났으며, l0cm와 15cm 사이에서 원추지수가 급격히 증가하여 이 깊이에서 경반이 존재한다는 것을 알 수 있었다. 2. 논토양의 토양물리성을 고려한 액상가축분뇨 살포기의 용량은 슬립에 따라 차이는 있으나, 아주 연약한 지역을 제외하고는 대부분의 지역에서 3,000$kg_f$ 이상이었으며, 대부분 4,000~6,000$kg_f$의 범위에 있었다. 그러나 안동 일부지역과 남양만 지역과 같이 아주 연약한 지역에서는 액상가축분뇨 살포기의 용량이 1,000$kg_f$ 전후이거나 음의 값을 갖는 경우도 있어 이 지역에서의 액상가축분뇨 살포기의 용량은 다른 지역에 비해 적게 설계하거나 액상가축분뇨 살포기의 사용에 문제가 있을 수 있다고 판단된다.

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수정 IWAN 모델을 이용한 사질토의 반복경화거동에 대한 연구(I): 모델 개발 (A Modified Parallel Iwan Model for Cyclic Hardening Behavior of Sand(I) : Model Development)

  • 이진선;김동수
    • 한국지진공학회논문집
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    • 제7권5호
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    • pp.47-56
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    • 2003
  • 본 논문에서는 기존 IWAN 모델을 수정하여 사질토 지반의 반복경화 현상을 나타낼 수 있는 지반의 반복경화모델을 개발하였다. 일반적으로 동적하중을 받는 지반재료는 하중 반복회수에 따라 동적 거동특성이 변화하게 되며 이는 반복 경화 및 연화현상으로 나타난다. 본 논문에서는 등방 경화 또는 등방 연화 거동을 하는 스프링슬라이더 요소를 기존 병렬 IWAN 모델에 추가함으로써 지반의 동적 변형특성 표현이 가능하였다. 등방 경화 거동을 보이는 요소들의 항복 응력은 각각 반복 경화함수에 의하여 증가하도록 정의되었으며, 반복 경화함수는 대칭 한계를 가지는 동적 비틂전단 시험결과로부터 정의되었다. 이렇게 정의된 반복 경화함수는 지반의 동적 변형 특성을 묘사하기 위하여 하나의 독립 변수를 가지게 되며, 사용된 독립변수는 지반의 동적 한계 변형률의 특성을 포함하는 누적전단변형률로 사용되었다. 누적 전단변형률은 반복 전단한계 변형률 이상의 변형률의 누적으로 정의되며, 역재하 및 재재하 곡선에서는 Masing의 법칙을 적용하여 계산될 수 있다. 본 논문에서는 모델의 개발과정을 서술하였고, 모델에 대한 검증은 동반논문인 검증편에 설명하였다.

Stability assessment of soil slopes in three dimensions: The effect of the width of failure and of tension crack

  • Pantelidis, Lysandros;Gravanis, Elias;Gkotsis, Konstantinos-Paraskevas
    • 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.

Numerical and experimental study of multi-bench retained excavations

  • Zheng, Gang;Nie, Dongqing;Diao, Yu;Liu, Jie;Cheng, Xuesong
    • Geomechanics and Engineering
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    • 제13권5호
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    • pp.715-742
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    • 2017
  • Earth berms are often left in place to support retaining walls or piles in order to eliminate horizontal struts in excavations of soft soil areas. However, if the excavation depth is relatively large, an earth berm-supported retaining system may not be applicable and could be replaced by a multi-bench retaining system. However, studies on multi-bench retaining systems are limited. The goal of this investigation is to study the deformation characteristics, internal forces and interaction mechanisms of the retaining structures in a multi-bench retaining system and the failure modes of this retaining system. Therefore, a series of model tests of a two-bench retaining system was designed and conducted, and corresponding finite difference simulations were developed to back-analyze the model tests and for further analysis. The tests and numerical results show that the distance between the two rows of retaining piles (bench width) and their embedded lengths can significantly influence the relative movement between the piles; this relative movement determines the horizontal stress distribution in the soil between the two rows of piles (i.e., the bench zone) and thus determines the bending moments in the retaining piles. As the bench width increases, the deformations and bending moments in the retaining piles decrease, while the excavation stability increases. If the second retaining piles are longer than a certain length, they will experience a larger bending moment than the first retaining piles and become the primary retaining structure. In addition, for varying bench widths, the slip surface formation differs, and the failure modes of two-bench retained excavations can be divided into three types: integrated failure, interactive failure and disconnected failure.

한계평형법에 의한 연약지반 보강성토의 안정해석 (Stability Analysis of the Reinforced Embankment on Soft Foundations using the Limit Equilibrium Method)

  • 고남영;고홍석
    • 한국농공학회지
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    • 제37권5호
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    • pp.101-110
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    • 1995
  • The use of geotextile as reinforced materials in Soil structures has become widespread throughout the world. Geotextile reinforcement has been used in retaining walls, slope of embankment and especially soft foundation, etc. In the past, however, its design and construction have been performed empirically. In this study, to investigate of the effect of geotextiles reinforced slope of the embankment on a very soft foundation, a limit equilibrium analysis program calculating the safety factor of embankment on very soft foundation was developed. The study was focussed on such factors as type of geotextile, tensile strength, amount of reinforcement, and inclination of embankment. And the 4imit equilibrium analysis program was written on the basis of Low's slope stability theory with some modification. The following conclusions were drawn from this study. (1) The orientation of reinforcement can be assumed either horizontal or tangential to the slip circle. The factor of safety with tangential reinforcement is larger than that with the horizontal reinforcement. (2) In general, the factor of safety increases, as the slope reduces. However, it is preferable to use geotextiles with higher tensile strength rather than to reduce the slope of the embankment, because it is difficult to adjust the slope as desired. (3) The factor of safety obtained by numerical computation is affected only by the tensile strength, but not by the type of the geotextile.

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부마찰력의 계산적 예측방법 (Computational Predictions of Pile Downdrag)

  • 김명모
    • 대한토목학회논문집
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    • 제9권2호
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    • pp.115-123
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    • 1989
  • 종래의 탄성 고체법을 이용하여 말뚝의 부마찰력을 산정하는 전산프로그램을 개발하였다. 그리고 한계 상대 변위 개념을 도입하여 이 전산프로그램의 수정을 시도하였다. 끝으로 한계 상대변위로서 말뚝과 흙사이의 미끄러짐 발생 여부를 결정하고 모아-쿨롱의 파괴 방정식을 이용하여 부마찰력을 산정하는 단순 전이함수법을 개발하였다. 이 세가지 방법에 의한 결과는 모두 현장 측정치와 잘 일치하였다. 그러나, 이들이 원심력을 이용한 모형실험 결과를 예측할 때에는 각기 다른 결과를 나타내었다. 종합적으로 보면, 이 논문에서 제안한 단순전이 함수법이 말뚝 부마찰력 산정시 그 결과의 정확성과 계산상의 효율성들을 고려할 때 가장 능률적이라고 판단된다.

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