다중 파괴면을 이용한 강우시 사면의 안정성 해석

Abstract

철도 연변 사면의 활동은 열차 노선의 사용성과 안전성에 상당한 영향을 미치고 있다. 따라서 사면안정 문제는 철도 노선 운용에 있어 큰 관심사항이다. 본 연구에서는 철도연변 사면의 활동이 발생하는 조건에서의 강우정보를 분석하였으며 침투해석과 한계평형해석을 통하여 강우를 고려한 사면의 안정성 분석 기법을 제시하고자 한다. 강우량 분석결과 사면활동이 발생하기까지 누적강우량은 150～500mm 사이에 분포하고 있었고 강우지속시간은 3～24시간으로 나타났다. 분석된 강우량을 바탕으로 무한사면 조건에서의 침투해석과 강체거동 분석을 수행하고 무한사면의 심도는 2m를 가정하였으며 다중의 파괴면은 2m 심도로부터 16.7cm 간격으로 모델링이 되었다. 한계파괴심도인 2m는 안전율이 수렴하는 심도이다. 해석결과 기존의 사면안정성 평가 기준에서 고려하고 있는 우기시 해석조건의 결과보다 현실적인 안전율을 보였다. 또한 누적강우량, 강우지속시간, 안전율을 축으로 하는 3차원 공간상에 안전율 변화 추이를 도시한 결과 강우를 고려한 사면의 안전성 분석 시 일반적으로 고려하는 강우강도 뿐만 아니라 누적강우량(강우지속시간) 또한 고려되어야 할 것으로 판단되었다. Slope failure triggered by rainfall produces severe effects on the serviceability and stability of railway, Therefore, slope stability problem is one of the major concerns on the operation of railway. In this study, the rainfall conditions triggering slopes failure adjacent to railroads are investigated and the numerical analysis approach in consideration of infiltration and limit equilibrium method based upon multiple slip surfaces are proposed. The rainfall conditions triggering slope failure are as follow: cumulative rainfall is in the range of 150～500 ㎜, and duration is from 3 to 24 hours. Base upon the rainfall conditions, infiltration analysis and limit equilibrium method for infinite slope condition are carried out. The depth of infinite slope is assumed as 2 m and the multiple slip surfaces modeled with 16.7 ㎝ interval from the bottom slip surface located at the 2 m depth. The assumed bottom slip surface is the location at which factor of safety is converging. The proposed approach shows more reasonable results than the results from the general codes assuming water table at slope surface. In addition, three dimensional plot of cumulative rainfall, rainfall duration, and factor of safety shows that slope stability analysis in consideration of rainfalll must account for cumulative rainfall (rainfall duration).