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테르자기 압밀이론을 이용한 최종압밀침하량에 관한 신뢰성 해석
채종길(Chae Jong Gil),정민수(Jung Min Su) 대한토목학회 2008 대한토목학회논문집 C Vol.28 No.6
본 연구에서는 고베 공항 해저 충적 점토를 대상으로 한 신뢰성 침하 해석을 위해 각종 입력 물성치의 불확실성을 확률ㆍ통계 이론에 근거하여 조사하였고, Terzaghi 압밀 방정식을 목적 함수로 AFOSM 법을 적용하여 파괴 확률을 정식화하였다. 신뢰성 해석 결과, 목표침하량을 평균침하량 ±10%, ±25%로 설정한 경우, 발생확률은 각각 30~50%, 60%~90%로 나타났다. 이는 대상 지반의 확률변수의 변동계수가 과거의 연구보고 범위 내에 있음을 고려할 때, 목적함수로 Terzaghi 압밀방정식을 이용한 경우 침하량의 허용 오차 범위는 평균침하량 ±10%가 적절할 것으로 사료된다. 또한, 감도 분석 결과 해석에 크게 영향을 미치는 인자는 압축 계수, 모델, 압밀 항복 응력의 불명확성으로 나타났다. 이는 정밀도가 높은 사전 침하량의 예측을 위해서는 현장의 응력ㆍ변형 조건을 충실하게 반영한 시험을 수행하여 신뢰도가 높은 물성치를 구하는 것이 매우 중요한 것임을 설명한다. In performing the reliability analysis for predicting the settlement with time of alluvial clay layer at Kobe airport, the uncertainties of geotechnical properties were examined based on the stochastic and probabilistic theory. By using Terzaghi's consolidation theory as the objective function, the failure probability was normalized based on AFOSM method. As the result of reliability analysis, the occurrence probabilities for the cases of the target settlement of ±10%, ±25% of the total settlement from the deterministic analysis were 30~50%, 60%~90%, respectively. Considering that the variation coefficients of input variable are almost similar as those of past researches, the acceptable error range of the total settlement would be expected in the range of 10% of the predicted total settlement. As the result of sensitivity analysis, the factors which affect significantly on the settlement analysis were the uncertainties of the compression coefficient Cc, the pre-consolidation stress Pc, and the prediction model employed. Accordingly, it is very important for the reliable prediction with high reliability to obtain reliable soil properties such as Cc and Pc by performing laboratory tests in which the in-situ stress and strain conditions are properly simulated.
채종길(Chae Jong-gil),박영목(Park Yeong-Mog),정민수(Jung MinSu) 대한토목학회 2009 대한토목학회논문집 C Vol.29 No.6
본 연구에서는 모래다짐말뚝 (SCP)로 개량된 연약점토지반상의 성토시공에 있어서 최적설계조건에 대해 현행 설계법과 손실평가함수 및 1차 근사 2계 모멘트법 (AFOSM)에 기초한 신뢰성 설계법으로 비교 검토하였다. 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 안전율(Fs)와 파괴획률(P<SUB>F</SUB>)는 심한 비선형 관계를 나타냈고, Fs가 1.2로 증가함에 따라 P<SUB>F</SUB>는 약 1%까지 급격한 감소를 나타낸 후, 안전율의 증가와 더불어 P<SUB>F</SUB>는 점진적으로 감소하였다. 현행 설계법상의 기준 안전율 1.2는 둘의 관계에 있어서 일종의 임계값이며, 이들의 관계가 적절히 고려되어 정립되었다고 판단된다. 2) 최소기대총비용을 나타내는 안전율은 1.15부근으로 현행설계기준 1.2에 다소 못미치는 값으로 나타났고, 파괴확률은 1% 정도로 다소 컸다. 3) 응력분담비 n과 모래의 내부마찰각 Φ의 민감도가 연약층의 초기비배수강도 관련 변수들의 민감도보다 더 크게 나타났다. 이것은 n과 Φ의 변동 특성이 보다 해석결과에 큰 영향을 준다는 것과 이들 변동 특성은 SCP 개량지반상의 성토안정해석에 반드시 고려되어야 함을 의미한다. 4) 설계기준안전율 1.2 이상(파괴확률 0.1~0.3% 이하)에서 New Failure Point는 평균치에서 표준편차의 1~2배 가량 떨어져 있는 값을 나타냈다. In this study, the optimum design conditions for embankment construction on soft clay layer improved by soil compaction pile (SCP) are discussed by comparing the practical design method to the reliability design which is based on the loss function and advanced first order second moment (AFOSM) method. The results are summarized as follows; 1) the relationship between safety factor and failure probability becomes heavy exponentially, failure probability decreases rapidly till 1 % approximately until safety factor is smaller than 1.2 and after then, failure probability decrease gradually along the increase of the safety factor. The design safety factor of 1.2 may be the critical value that has been established on considering both relationships appropriately, 2) the safety factor of 1.15 at the minimum expected total cost is a little smaller than the design safety factor of 1.2 and the failure probability is about 1%, 3) the sensitivities of the ratio of stress share and the internal friction angle of sand is larger than the variables related the undrained shear strength of soft layer. This result means that the distribution characteristic of n and φ influences on the stability analysis considerably and they should be considered necessarily on stability analysis of embankment on soft layer improved by SCP, 4) new failure points of the input variables at the design safety factor of 1.2(below failure probability of 0.1~0.3%) is far 1~2 times of standard deviation from the initial design values of themselves.
수치지형모델을 이용한 강우시사면 붕괴 위험도 평가에 관한 제안
채종길(Chae JongGil),정민수(Jung MinSu),토리이 노부유키(Torii Nobuyuki),오키무라 타카시(Okimura Takashi) 대한토목학회 2010 대한토목학회논문집 C Vol.30 No.6
우리 나라는 산지가 국토 면적의 약 70%를 차지하고 있기 때문에 장마나 태풍 시 집중 강우에 의하여 다수의 사면 붕괴가 발생하고 있으며, 이러한 사면 붕괴로 인해 많은 인명과 재산피해가 발생되고 있다. 이러한 상황하에서 사면 붕괴로 인한 피해를 경감시키기 위해서는 광범위한 지역에 걸쳐 분포되어 있는 사면을 대상으로 붕괴가 예상되는 위험한 사면부를 추출하여 방재 대책을 강구할 필요성이 있으며 이를 위해서는 사면의 안정성 또는 위험도의 정량적 평가가 선행되어야 한다. 그러나 국내에는 아직까지 광역의 수많은 사면을 대상으로 강우와 지형적 요인 및 토질공학적 요인을 고려한 위험도 예측모델이 구축되어 있지 않은 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 유역 내 지하수위의 시간 변화를 구하는 집수모델과 무한사면의 안정해석모델을 조합한 해석기법을 제안하고, 이를 이용한 해석 사례를 소개하고자 한다. Slope failure in South Korea generally occurs by the localized heavy rain in a rainy season and typhoon, and it annually causes huge losses of both life and property because nearly 70% of territory in South Korea is covered with mountains. It is required to measure the risk of slope failure quantitatively before proper prevention methods are provided. However, there is no way to estimate the risk based on realtime rainfall, geological characteristics, and geotechnical engineering properties. This study presents the development of digital terrion model to predict slope stability using infinite slope stability theory combined with temporal groundwater change. Case studies were performed to investigate factors to affect slope stability in Japan.