점추정법과 최대우도추정법을 이용한 암반사면의 파괴 확률 산정

박혁진(Park Hyuck Jin),윤운상(Yoon woon sang),박성욱(Park Sung Wook),한병현(Han Hyeong Hyun),노병돈(Ro Byung Don),우익(Woo Ik),신강호(Shin Kang Ho),김재권(Kim Jae Kwon) 대한토목학회 2005 대한토목학회 학술대회 Vol.2005 No.10

풍화작용에 따른 암반사면 안정성의 확률론적 해석

박혁진,우익,엄정기,Park, Hyuck-Jin,Woo, Ik,Um, Jeong-Gi 대한자원환경지질학회 2009 자원환경지질 Vol.42 No.4

풍화작용은 암석의 물리적 및 화학적 특성을 변화시킬 뿐만 아니라 공학적 특성에도 영향을 미친다. 대개 풍화는 암석의 밀도 및 강도, 내부마찰각과 점착력 등을 감소시키며 이로 인해 암석으로 구성된 사면의 안정성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 따라서 본 연구에서는 풍화등급에 따른 암반 사면의 안정성을 분석하여 풍화가 사면의 안정성에 미치는 영향을 분석해 보았다. 이를 위하여 암반사면의 안정성에 가장 주요한 영향을 미치는 불연속면 시료를 풍화등급별로 채취하여 공학적인 특성의 변화를 분석하였다. 이러한 결과를 활용하여 신선한 암반으로 구성된 사면과 풍화된 암반으로 구성된 사면의 안전율을 산정하였다. 신선한 암반의 경우 안전율이 1.25로 안전한 것으로 분석되었으며 풍화된 암반의 경우 안전율이 1.0으로 계산되었다. 그러나 이렇게 산정된 안전율은 값의 분산이 심한 불연속면 거칠기 계수(JRC)와 잔류마찰각에 따라 심하게 변동되고 있어 안전율로 사면의 안정성을 정확하게 파악하기 힘든 실정이다. 따라서 본 연구에서는 불연속면 거칠기 계수(JRC)와 잔류마찰각이 일정한 범위 내에 분포한다는 점에 착안하여 확률변수로 고려하였으며 확률론적 해석을 수행하였다. 확률론적 해석 결과 신선한 암반에서의 파괴확률은 25.6%로 계산되어 매우 불안정한 것으로 파악되었으며 풍화된 암반의 경우는 45.9%의 파괴확률이 획득되었다. 현장으로부터 획득된 자료들의 분산으로 인해 결정론적 해석기법은 사면의 안정성을 평가하는 데 부적절한 것으로 판단된다. Since weathering weakens the rock fabric and exaggerates any structural weakness, it affects mechanical properties as well as physical and chemical properties of rock. Weathering leads to a decrease in density, strength, friction angle and cohesion, and subsequently it affects negatively on the stability of rock slope. The purpose of the study is to investigate the changes of the rock slope stability caused by discontinuities which have different weathering grades. For that, the discontinuity samples which are divided into two different weathering grades are obtained from the field and tested their mechanical properties such as JCS, JRC and residual friction angle. In order to evaluate the effects on the stability of slope due to weathering, the deterministic analysis is carried out. That is, the factors of safety for planar failure are calculated for rock masses which have two different weathering grades, such as fresh and weathered rock mass. However, since the JRC and friction angle values are widely scattered and the deterministic analysis cannot consider the variation, the factors of safety cannot represent properly the stability of the rock slope. Therefore, the probabilistic analysis has been used to consider the scattered values. In the deterministic analysis, the factors of safety for the fresh discontinuity and weathered discontinuity are 1.25 and 1.0, respectively. The results indicate the fresh discontinuities are stable for planar failure and the weathered discontinuities are marginally stable. However, the probabilities of failure for the fresh discontinuity and weathered discontinuity are 25.6% and 45.9%, respectively. This shows that both discontinuities are analyzed as unstable in the probabilistic analysis.

퍼지신뢰도(fuzzy reliability) 해석기법을 이용한 암반사면의 파괴확률 산정

박혁진,Park, Hyuck-Jin 대한자원환경지질학회 2008 자원환경지질 Vol.41 No.6

불확실성은 사면의 안정성을 해석하는 과정에서 특성자료의 부족이나 지질공학적 특성의 공간적 변동성 등의 원인으로 포함되며 따라서 불확실성으로 인해 변수들의 정확한 값을 획득하기 힘들게 된다 이러한 문제점을 해결하기 위하여 확률론적 해석기법이 활용되어 왔으며 최근에는 퍼지집합이론(fuzzy set theory)을 이용한 해석기법이 활용되고 있다. 특히 확률변수들의 자료 양이 제한적인 경우 변수의 확률특성을 정확하게 파악하기 힘들어 확률론적 해석기법의 활용이 제한적일 수 있으며 이러한 경우 퍼지집합이론은 확률변수의 특성을 효과적으로 표현할 수 있다. 본 연구에서는 암반사면의 안정성 해석과정에서 포함되는 불확실성을 정량화하기 위해 퍼지신뢰도척도(fuzzy reliability measure)를 활용하여 분석을 수행하였으며 특히 암반사면의 안정성에 영향을 미치는 여러 지질공학적 특성중 불연속면의 경사와 내부마찰각을 삼각형 퍼지숫자(fuzzy number)로 해석하였다 이를 위하여 연구대상사면을 선정하여 암반사면에서 발생하는 평면파괴를 대상으로 분석을 수행하였다. 퍼지신뢰도(fuzzy reliability) 해석에서는 퍼지숫자에 대한 퍼지 연산을 통해 퍼지신뢰도 지수(fuzzy reliability index)를 획득하였으며 이러한 결과를 확률론적 해석 결과와 비교하기 위하여 몬테카를로모사기법(Monte Carlo simulation)과 점추정법(point estimate method)을 이용한 확률론적 해석을 수행하였다. 해석결과 불충분한 자료 등으로 인해 불확실성의 정량화가 어려운 경우 퍼지신뢰도 해석을 통해 적절한 퍼지신뢰도 지수와 파괴확률을 획득할 수 있을 것으로 판단된다. Uncertainties are pervasive in engineering geological problems. Therefore, the presence of uncertainties and their significance in analysis and design of slopes have been recognized. Since the uncertainties cannot be taken into account by the conventional deterministic approaches in slope stability analysis, the probabilistic analysis has been considered as the primary tool for representing uncertainties in mathematical models. However, some uncertainties are caused by incomplete information due to lack of information, and those uncertainties cannot be handled appropriately by the probabilistic approach. For those uncertainties, the theory of fuzzy sets is more appropriate. Therefore, in this study, fuzzy reliability analysis has been proposed in order to deal with the uncertainties which cannot be quantified in the probabilistic analysis due to the limited information. For the practical example, a slope is selected in this study and both the probabilistic analysis and the fuzzy reliability analysis have been carried out for planar failure. In the fuzzy reliability analysis, the dip angle and internal friction angle of discontinuity are considered as triangular fuzzy numbers since the random properties of the variables cannot be obtained completely under the conditions of limited information. In the study, the fuzzy reliability index and the probabilities of failure are evaluated from fuzzy arithmetic and compared to those from the probabilistic approach using Monte Carlo simulation and point estimate method. The analysis results show that the fuzzy reliability analysis is more appropriate for the condition that the uncertainties arise due to incomplete information.

무한사면해석기법과 GIS를 이용한 사면 재해 위험성 분석 및 검증

박혁진(Hyuck Jin Park),이사로(Saro Lee),김정우(Jeong Woo Kim) 대한자원환경지질학회 2003 자원환경지질 Vol.36 No.4

사면재해는 강우기에 반복적으로 발생하는 지질재해의 하나로 우리나라의 경우 연평균 약 23명 정도의 인명피해가 사면재해로 인해 발생하고 있으며, 이는 자연재해로 인한 인명피해 중 약 25% 정도를 차지하는 수치이다. 그러나, 이러한 사면재해는 다양하고 복잡한 지질 및 지형 특성과 같은 공간적인 특성과 집중호우와 같은 기후특성에 의해 좌우되므로 사면재해 예측이나 위험성에 대한 정량적인 산정은 무척 어려운 실정이다. 따라서 GIS를 이용한 위험성분석이나 확률을 이용한 다양한 기법이 활용되고 있다. 특히, GIS를 이용한 기법은 광역적인 지역에 대하여 방대한 양의 자료를 효율적으로 처리 및 분석을 수행함으로서 사면재해 관련 연구에 폭 넓게 활용되고 있다. 본 연구에서 사용된 무한사면해석기법은 사면재해의 발생여부와 관련요인간의 연관성에 대한 단순한 통계적인 분석에 의한 기존 기법의 한계점을 보완하고 사면재해발생과 관련된 역학적인 검토를 수행하기 위하여 제안되었다. 본 연구 결과에 의하면 사면재해가 발생했던 지점과의 비교를 통하여 지반이 완전히 포화된 경우, 즉 m=1인 경우 무한사면모델에서 불안정하다고 해석된 지역에서 전체 사면재해의 87.5%가 발생하였음을 보여주고 있어 사면재해에 대한 해석기법으로서의 활용가능성을 보여주고 있다. Slope disaster is one of the repeated occurring geological disasters in rainy season resulting in about 23 human losses in Korea every year. The slope disaster, however, mainly depends on the spatial and climate properties, such as geology, geomorphology, and heavy rainfall, and, hence, the prediction or hazard analysis of the slope disaster is a difficult task. Therefore, GIS and various statistical methods are implemented for slope disaster analysis. In particular, GIS technique is widely used for the analysis because it effectively handles large amount of spatial data. The GIS technique, however, only considers the statistics between slope disaster occurrence and related factors, not the mechanism. Accordingly, an infinite slope model that mechanically considers the balance of forces applied to the slope is suggested here with GIS for slope disaster analysis. According to the research results, the infinite slope model has a possibility that can be utilized for landslide prediction and hazard evaluation since 87.5% of landslide occurrence areas have been predicted by this technique.

Evaluation of Failure Probability for Planar Failure Using Point Estimate Method

박혁진(Hyuck-Jin Park) 한국암반공학회 2002 터널과지하공간 Vol.12 No.3

사용자등급을 이용한 IoT기반 스마트도어락

황혁진 ( Hyuck-jin Hwang ),윤수환 ( Su-hwan Yoon ),홍태준,최승식 ( Seung-sik Choi ),박성만 ( Seong-man Park ) 한국정보처리학회 2016 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.23 No.1

본 논문에서는 사물인터넷 기반의 홈/사무실을 구현하기 위해 사용자 등급, 사용자의 실내/외 구분을 통한 지능형 도어락을 소개한다. 도어락을 제어하기 위하여 오픈 소스 하드웨어인 ‘가상오브젝트 기반의 게이트웨이 라즈베리파이’와 ‘통합 컨트롤러 플랫폼 아두이노’를 이용하였으며 모바일 플랫폼으로는 안드로이드 스마트폰을 이용하였다. 본 지능형 도어락은 모바일 어플리케이션을 통해 문개/폐, 이력 조회, 실시간 영상 조회를 할 수 있으며, 사용자의 등급을 Owner(주인)와 Guest(손님)으로 나누어 도어락 제어의 제한을 두는 지능적인 도어락이다.

기후변화의 영향을 고려한 nonstationary model 기반의 산사태 위험도 분석

박혁진(Hyuck-Jin Park),이정현(Jung-Hyun Lee),김한빈(Han-Been Kim),허준행(Jun-Haeng Heo) 대한지질학회 2022 대한지질학회 학술대회 Vol.2022 No.10

소셜 미디어 기부의도에 대한 융합모델 연구

박혁진(Hyuck-Jin Park) 한국광고홍보학회 2023 한국광고홍보학보 Vol.25 No.2

불포화지반 특성을 고려한 물리적 사면 모델 기반의 산사태 취약성 분석

김진석,박혁진,Kim, Jin Seok,Park, Hyuck Jin 대한자원환경지질학회 2014 자원환경지질 Vol.47 No.1

Rainfall-induced landslides are caused by reduction of effective stress and shear strength due to rainfall infiltration. In order to analyze the susceptibility of landslides, the statistical analysis approach has been used widely but this approach has the limitation which cannot take into account of landslide triggering mechanism. Therefore, the physically based model which can consider the process of landslide occurrence was proposed and commonly used. However, the most previous physically based model analyses evaluate and consider the strength characteristics for saturated soil only in the susceptibility analysis. But the strength parameters for unsaturated soil such as matric suction should be considered with the strength parameters for saturated soil since the shear strength in unsaturated soil also plays important role in the stability of slope. Consequently this study suggested the modified physically based slope model which can evaluate strength characteristics for both of saturated and unsaturated soils. In addition, this study evaluated the thickness of saturated part in slope with rainfall intensity and hydraulic characteristics of slope on the basis of physically based model. In order to evaluate the feasibility, the proposed model was applied to practical example in Jinbu area, Gangwon-do, which was experienced large amount of landslides in July 2006. The ROC graph analysis was used to evaluate the validation of the model, and the analysis results were compared with the results of the previous analysis approach. 강우로 인해 유발되는 산사태는 강우침투로 인한 사면내 간극수압의 증가와 흙의 유효응력 및 전단강도의 감소로 인해 발생한다. 현재 광역적인 지역을 대상으로 산사태의 발생가능성을 분석하는데 주로 활용되고 있는 통계적 분석기법은 이러한 산사태 발생메커니즘을 고려할 수 없는 단점을 갖고 있다. 따라서 최근 들어 산사태의 발생메커니즘을 고려할 수 있는 물리적 사면모델이 산사태 취약성 분석을 수행하는데 많이 적용되고 있다. 그러나 사면 모델을 활용하는 기존의 연구는 강우의 침투로 발생하는 포화층 상부의 불포화층의 특성을 거의 고려하지 않고 포화층의 강도 특성만을 고려하여 분석을 수행하여 왔다. 따라서 본 연구에서는 포화층의 강도특성과 함께 불포화층의 강도 특성을 고려한 수정 전단강도 식을 활용하여 산사태 취약성 분석을 수행하고자 하였다. 또한 강우강도와 지반의 수리적 특성을 고려하여 지하수위 산정이 가능한 포화깊이비 계산식을 사면 모델과 결합하여 시간에 따른 지하수위 변화를 계산하고 이를 취약성 분석에 활용하였다. 본 연구에서는 실제 집중호우가 발생한 강원도 평창군 진부면 일대지역의 2006년 7월 14 ~ 16일의 강우강도를 이용하여 3일간의 안전율을 계산하여 산사태 취약성 분석을 수행하였으며 그 결과를 ROC 분석을 통해 실제 산사태 발생 위치와 비교하여 예측의 정확성을 분석하였다.

무한사면모델과 수리학적 모델의 결합을 통한 강원도 진부지역의 산사태 취약성 분석

이정현,박혁진,Lee, Jung Hyun,Park, Hyuck Jin 대한자원환경지질학회 2012 자원환경지질 Vol.45 No.6

정량적인 산사태 취약성 분석은 산사태를 유발하는 인자 및 모델에 대한 접근방법에 따라 통계적 기법과 지질역학적 기법으로 구분된다. 이 중 지질역학적 기법은 산사태 모델을 가정하고 사면의 기하학적 특성과 사면 구성물질의 공학적 특성을 고려하여 산사태의 취약성을 판단하는 기법으로 산사태의 발생메커니즘과 과정을 고려할 수 있다는 장점을 가지고 있어 산사태의 취약성 분석에 가장 효과적인 기법 중의 하나로 보고되고 있다. 지질역학적 해석기법의 경우 최근 들어 무한사면모델이 주로 사면 모델로 사용되고 있으며 GIS의 활용을 통해 광역적인 지역에 대한 분석이 가능해짐에 따라 무한사면모델을 이용한 광역적인 지역에서의 산사태 취약성 분석이 가능해졌다. 기존의 무한사면모델을 활용한 연구의 경우 연구지역의 지하수위를 지반이나 강우의 특성에 대한 고려 없이 임의로 가정하여 해석함으로써 강우량과 연구지역의 지반특성에 따라 지하수위가 유동적으로 포화되는 것을 전혀 고려할 수 없는 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 이를 보완하기 위해 산사태의 유발에 가장 큰 영향을 미치는 강우강도와 지반의 수리특성을 반영할 수 있는 수리학적 모델을 무한사면모델과 결합하여 연구지역의 현장 조건을 반영한 산사태 취약성 분석을 수행하였다. 또한 기존의 해석방법과 본 연구에서 제안된 해석기법을 비교분석하기 위하여 2006년 7월 대규모의 산사태가 발생한 강원도 진부지역을 대상으로 분석을 수행하였다. 그 결과 본 연구에서 제안된 해석기법이 기존의 해석기법에 비해 높은 예측 정확도를 보이는 것으로 분석되었다. The quantitative landslide susceptibility assessment methods can be divided into statistical approaches and geomechanical approaches based on the consideration of the triggering factors and landslide models. The geomechanical approach is considered as one of the most effective approaches since this approach proposes physical slope model and considers geomorphological and geomechanical properties of slope materials. Therefore, the geomechanical approaches has been used widely in landslide susceptibility analysis using the infinite slope model as physical slope model. However, the previous studies assumed constant groundwater level for broad study area without the consideration of rainfall intensity and hydraulic properties of soil materials. Therefore, in this study, landslide susceptibility assessment was implemented using the coupled infinite slope model with hydrologic model. For the analysis, geomechanical and hydrualic properties of slope materials and rainfall intensity were measured from the soil samples which were obtained from field investigation. For the practical application, the proposed approach was applied to Jinbu area, Gangwon-Do which was experienced large amount of landslides in July 2006. In order to compare to the proposed approach, the previous approach was used to analyze the landslide susceptibility using randomly selected groundwater level. Comparison of the results shows that the accuracy of the proposed method was improved with the consideration of the hydrologic model.