공기흐름을 고려한 수리-역학적 연동모델에 의한 불포화 토사사면의 안정해석 (Stability Analysis of Unsaturated Soil Slope by Coupled Hydro-mechanical Model Considering Air Flow)

서지정보

· 발행기관 : 한국지반공학회
· 수록지 정보 : 한국지반공학회논문집 / 32권 / 1호 / 19 ~ 33페이지
· 저자명 : 조성은

초록

강우의 침투가 사면안정에 미치는 영향을 평가하기 위해 강우의 침투해석을 수행하고 그 결과를 한계평형해석에적용하는 안정해석 절차가 널리 사용되고 있으나 지반은 흙 입자, 물과 공기로 이루어진 3상의 물질이므로 사면을통한 강우의 침투를 엄밀하게 해석하기 위해서는 물, 공기의 흐름과 흙의 응력-변형거동이 완전 연관된(fully coupled)식을 고려해야 한다. 본 연구에서는 공기와 물의 흐름이 사면의 역학적 안정에 미치는 영향을 연구하기 위하여 우리나라에 널리 분포하는 풍화잔류토 사면에 대하여 3상이 연동된 흐름해석을 수행하였다. 강우침투가 사면안정에 미치는영향을 평가하기 위하여 강도감소법에 의한 사면 안정해석을 수행하였다. 해석결과에 의하면 침투하는 강우가 공기를밀어내 공기의 흐름이 발생하고 공기압이 증가하였다. 이러한 간극에서의 물과 공기의 상호작용은 사면의 응력-변형거동에 영향을 미쳐 공기의 흐름을 고려하지 않은 흙 입자-물의 연관해석의 결과와는 다른 사면안정 거동을 보였다.

영어초록

Stability analysis based on the limit equilibrium method combined with the result of infiltration analysis is commonlyused to evaluate the effect of rainfall infiltration on the slope stability. Soil is a three-phase mixture composed of solidparticle, water and air. Therefore, a fully coupled mixture theories of stress-deformation behavior and the flow of waterand air should be used to accurately analyze the process of rainfall infiltration through soil slope. The purpose of thisstudy is to study the effect of interaction of air and water flow on the mechanical stability of slope. In this study,stability analyses based on the coupled hydro-mechanical model of three-phases were conducted for slope of weatheredgranite soil widespread in Korea. During the process of hydro-mechanical analysis strength reduction technique wasapplied to evaluate the effect of rainfall infiltration on the slope stability. The results showed an increase of air pressureduring infiltration because rain water continuously displaced the air in the unsaturated zone. Such water-air interactionin the pore space of soil affects the stress-deformation behavior of slope. Therefore, the results from the three-phasemodel showed different behavior from the solid-water model that ignores the transport effect of air in the pores.

참고자료

· 없음