[토목] 사면안정해석

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2010.01.27 / 2019.12.24
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목차: 1. Abstract
2. Introduction

1) 사면안정해석이란?

2) 안전율

3) 사면의 불안정 요인

4) 수치해석 프로그램의 한계평형법

3. Result

1) 상부 1.5m, 하부 1m

2) 상부 2.5m, 하부 1.5m

3) 상부 3.5m, 하부 2m

4) Special Cases (Bishop's Method)

4. Conclusion & Discussion

1) 지하수위의 변화와 그 영향

2) 해석방법에 따른 결과값의 차이

3) 값의 변화에 따른 F.S의 변화

4) 값의 변화에 따른 F.S의 변화

5) c값의 변화에 따른 F.S변화

6) 결론

5. Reference

본문내용: 3) 사면의 불안정 요인
사면안정을 이해할 때 가장 염두에 둬야 할 기본적인 사항은 사면을 구성하는 지층의 전단강도는 반드시 평형을 유지할 수 있는 전단응력보다 커야 한다는 점이다. 사면 불안정의 가장 기본적인 원인은 전단강도가 평형을 이루는 데 부족하다는 것이므로, 전단강도가 감소되거나 전단응력이 증가되는 경우에 사면 불안정이 발생한다.
a. 전단강도의 감소
- 간극수압의 증가(유효응력 감소), 균열, 부풀음(간극비 증가), 풍화, 용탈, 반복하중
b. 전단응력의 증가
- 사면 상부 하중 증가, 사면 상부 균열면 수압 증가, 함수비 증가에 따른 흙 중량 증가, 사면 선단부 굴착, 사면 선단부 수위면 저하, 지진하중
프로그램명
개발자(국가)
Slope
GeoStru Software (Italy)
TALREN
TERRASOL (France)
SLOPNC
Prokon Software Consultants (South Africa)
SLOP/W
GEO-SLOPE Interational (Canada)
Galena
Clover Technology (Australia)
CLARA-W
Hungr Geotechnical Research (Canada)
CADS Re-Slope
CADS Computer and Design Services (England)
TSTAB/TSLOPE
TAGAsoft (US)
STABL
Purdue University (US)
GSTABL7
Annapolis Engineering Software (US)
Slope2000
Hong Kong Polytechnic University (Hongkong)
UTEXAS
University of Texas, Austin (US)

4) 수치해석 프로그램의 한계평형법
- 현재 전 세계적으로 한계평형법을 근간으로 하는 많은 사면안정해석용 상용프로그램이 개발되어 있다. 한계평형법이란 사면안정해석 뿐만 아니라 토압, 지지력 등과 같은 지반 공학적 문제를 설명․해결하는데 기초를 이루는 방법으로 비교적 단순한 지형의 사면안정해석에 가장 손쉽고 능률적인 방법으로 활동경계면에서 한계상태의 저항력과 활동력간의 평형을 고려하는 사면해석 방법이다. 즉, 대상 지반을 하나의 토체로 간주하여 임의의 파괴면에 대한 힘 또는 모멘트의 평형조건을 고려하는 것이다. 대표적인 한계평형 사면안정해석 프로그램으로는 여러 종류가 있다.
- 국내에서 가장 널리 사용되고 있는 프로그램은 SLOPE/W와 TALREN, 그리고 STABL을 들 수 있다.
① STABL : 1975년 미국의 Purdue University의 R.A Siegel 등이 사면 불안정에 대한 안전율 계산은 원호 파괴면에 적용할 수 있는 Bishop 간편법, 일반형상의 파괴면에 적용할 수 있는 Janbu 간편법, 원호와 일반형상의 파괴면에 적용할 수 있는 Spencer 절편법을 적용하여 일반적인 사면안정 문제를 다룰 수 있도록 개발한 프로그램이다.
② TALREN : TERRASOL사에서 개발 지반구조물의 안정성 해석 프로그램으로 Fellenius, Bishop 절편법, Perturbation 방법으로 해석한다.
③ SLOPE/W : 캐나다의 Geo-slope사에서 개발, 상용화한 사면안정해석 프로그램으로 Fellenius, Bishop, Janbu, COE(Corps of Engineers), L-K(Lowe-Karafiath) 절편법 등으로 해석이 가능하다.

각 프로그램의 해석기법, 강도모델, 간극수압 산정기법 등 해석 option의 다양성과 보강효과의 고려방법에 따라 입력 자료의 차이가 발생한다. 세 프로그램 모두 점착력과 마찰각을 입력 자료로 하는 Mohr-Coulomb 전단강도 모델을 기본모델로 채택하고 있으며 SLOP/W의 경우 상대적으로 보다 다양한 전단강도모델을 제공한다.

3. Result

참고문헌: · 배규진 외 12명, 『사면공학실무』, 예문사, 2008.
· 윤충섭 외 8명, 『토질역학(1판)』, 건국대학교 출판부, 1992. p247~262
· 이동열, 「사면안정 해석방법의 차이에 의한 안전율의 비교 연구」, 창원대 산업정보대학원, 석사학위논문, 2005.
· Braja M. Das, 김영수 외 4명 역, 토질역학6E(1판), 동화기술, 2007. p622~628
· Braja M. Das., Principles of Geotechnical Engineering(6th ed.), Cengage Learning, 2007.
· J. Michael Duncan, Stephen G. Wright, 조성하 역, 『흙의 전단강도와 사면안정』, 이엔지·북, 2007
· Schlosser F., Talren Programme/professional Version 1997 - Trilinguall (french, English, Polish): Stability Analysis Of Geotechnical Structures, Taylor and Francis, 1997
· http://www.kstext.com/elearning/high_school/tech_high/book/cont/co_422ab.htm

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