한계평형해석에 의한 분석 (Limit Equilibrium Method)

4.4.1 개 요

평사투영법을 이용하여 암반사면을 개략적으로 평가한 후 결정된 붕괴형태에 따라 한계평형해석을 실시하여 안전율을 산정한다. 한계평형해석은 현장조사 및 실내시험 결과를 토대로 지반정수를 산정하며 암괴의 자중, 절리면의 마찰각 및 점착력, 공극수압 등을 고려하여 가능한 활동파괴면을 따라 미끄러지려는 순간의 암괴에 대한 안정성을 사면의 안전계수 (Safety Factor)로 나타내는 방법이다.

 

4.4.2 평면파괴 (Plane Failure)

평면파괴는 <그림 4.3>와 같이 연장성이 좋은 단일 활동면을 따라 암괴가 이동되는 붕괴형태를 의미하며 사면높이, 암괴의 자중, 절리면 전단강도, 공극수압 등에 따라 사면의 안정성이 결정된다.

본 해석을 위해서는 다음과 같은 가정 조건이 필요하다.

• 활동면과 인장균열 주향은 절취사면 방향에 평행하다.

• 인장균열은 수직이고 인장균열 깊이(Zw)까지 물이 차 있다.

• 물은 인장균열의 저부를 따라 활동면으로 들어가고 활동면을 따라 침윤한다.

인장 균열면에서와 활동면에서의 수압분포는 <그림 4.3>와 같다.

• 각각의 힘 W(활동암괴의 중량), U(활동면에서 수압에 의해 위로 작용하는 힘), V(인장균열에서의 수압)들은 활동체의 중심을 향해 작용한다. 또한, 활동 암괴는 회전에 의해 야기되는 모멘트는 없다고 가정하고 따라서 파괴는 단지 미끄러짐에 의해서만 발생한다고 본다. 이 가정은 엄격하게는 실제거동이 아니 지만 발생하는 모멘트는 무시할 수 있을 정도로 작다. 그러나 급경사에서도 전 도파괴의 가능성이 있을 수도 있으므로 주의하여야 한다.

• 활동면에서의 전단강도는 τ＝ C＋σ tanΦ 에 관계된 점착력(C)과 내부마찰 각(Φ)에 의해서 정의된다.

▨ 인장균열에만 물이 존재하는 경우

오랜 건기 후 강우강도가 큰 집중호우가 발생되는 경우는 효과적인 지표면 배수가 이루어지기 어려우므로 지표수가 사면 내부로 침투하여 인장균열내에 갑작스런 수압을 형성하게 된다. 이때 암반내 다른 부분은 상대적으로 불투성이라고 가정하면, 집중호우가 진행되는 동안이나 직후에 생기는 수압은 인장균열에서 발생되는 물의 압력뿐일 것이다. 이 경우는 U=0 의 조건이므로 안전율은 (식 4.5)와 같다.

 

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