수리역학 연계해석에 의한 강우 침투에 따른 비탈면 안정성 평가
Slope Stability Assessment Under Rainfall Infiltration by Coupled Hydro-Mechanical Analysis
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초록
강우 시 비탈면 내부로 침투된 물은 지반의 함수비 및 포화도 증가, 지하수위 상승을 유발하여 비탈면의 안정성이 저하될 수 있다. 본 연구에서는 TOUGH-FLAC 기법을 이용한 수리역학 연계해석에 의해 강우 침투로 인한 시간경과에 따른 비탈면 안정성 및 지반거동의 변화를 분석하였다. 지표면까지 완전히 포화 되지 않은 불포화 조건의 비탈면을 대상으로 하였고, 국내의 확률 강우강도식에 기반하여 강우조건이 설 정되었다. 비탈면 안정성은 전단강도감소 기법에 기반한 안전율에 의해 평가되었고, 포화도, 응력, 변위, 강도응력비 등의 지반거동이 분석되었다. 지반의 초기 포화도, 상대 투수성 모델, 포화투수계수를 변화 시켜 수치모사가 수행되었으며, 수리역학 해석을 위한 연계항이 비탈면 안전율 계산에 미치는 영향을 조 사하였다.
Abstract
Water infiltration into slopes during rainfall can cause an increase in the moisture content and saturation of the ground and a rise in the groundwater level, which may lead to a decrease in slope stability. In the present study, changes in slope stability and ground behavior over time due to rainfall infiltration were investigated using a coupled hydro-mechanical analysis based on the TOUGH-FLAC approach. A slope under unsaturated conditions where the ground was not fully saturated to the ground surface was considered, and rainfall conditions were set based on a probable rainfall intensity formula in Korea. The slope stability was evaluated by the factor of safety determined by the shear strength reduction method, and ground responses such as saturation, stress, displacement, and strength-stress ratio were investi- gated. Numerical simulations were performed by varying the initial saturation, relative permeability model, and saturated permeability of the ground, and the effect of coupling terms for the hydro-mechanical analysis on the slope safety factor calculation was examined.