암반절개사면의 붕괴위험도 판정

이창우 ( Lee Chang U ) 한국산림과학회 2004 한국산림과학회지 Vol.93 No.1

This study was carried out to make the score table for prediction of slope failure on cutting slope through investigating effect factors on slope failure at 150 slopes in the whole country. As a result, The effective factors of slope failure are showed in order as follows; technical level of slope control works, fill condition of discontinuity surface, slope form, direction of discontinuity surface to slope direction, record of slope failure, slope degree, height of slope, and weathering degree of bedrock. The result suggested that the cutting slope will be cut under 16m slope height and maintained under 62 degree of slope as much as possible in order to reduce slope failure. The score table for prediction of slope failure was made by the Quantification theory( I ), which is well corresponded with dangerous degree of slope failure (R²=0.48), and the verification ratio of the score table shows 62.5%. The score table for prediction of slope failure was evaluated to stable prediction method and will be useful for judgement of slope stability.

대규모 노천광 연약암반 사면에서의 GPS 계측과 위험도평가에 의한 파괴예측

선우춘 ( Sun Woo Choon ),정용복 ( Yong Bok Jung ),최요순 ( Yo Soon Choi ),박형동 ( Hyeong Dong Park ) 대한지질공학회 2010 지질공학 Vol.20 No.3

노천광산에서 사면설계는 안정성과 경제성 측면에서 동시에 접근하여 결정해야 한다. 따라서 일반 사면과 달리 대부분 보강 없이 굴착해야 하기 때문에 사면의 경사가 가장 중요한 설계 변수이다. 본 연구에서는 인도네시아 파시르(Pasir)에 위치한 노천채광방식의 대규모 석탄광산 사면에 대하여 GPS에 의한 변위계측 및 해석을 수행하였다. 파괴시기를 예측하기 위해 계측자료에 대한 역변위속도 분석결과가 현장사면의 사례와 잘 일치하였으며, 이와 같이 불안정한 사면의 파괴시기를 대략적으로 예측할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 퍼지이론과 계층분석절차 기법을 접목하여 대규모 석탄 노천광산의 상대적 사면붕괴 위험도를 평가할 수 있는 GIS 분석모델을 제시하였다. 분석모델은 7개의 영향인자들(사면의 각도, 사면 높이, 지표수 영향, 굴착계획, 인장균열, 단층, 배후 저수지)을 동시에 고려하여 채굴적 연약사면의 상대적 붕괴 위험도를 평가할 수 있었다. 따라서 변위계측에 의한 사면파괴시점 예측과 사면붕괴 위험도 평가기법을 동시에 수행한다면 예측시기 및 파괴지점에 대한 정밀도를 향상시킬 수 있을 것이다. The slope design of an open-pit mine must consider economical efficiency and stability. Thus, the overall slope angle is the principal factor because of limited support or reinforcement options available in such a setting. In this study, slope displacement, as monitored by a GPS system, was analyzed for a coal mine at Pasir, Indonesia. Predictions of failure time by inverse velocity analysis showed good agreement with field observations. Therefore, the failure time of an unstable slope can be roughly estimated prior to failure. A GIS model that combines fuzzy theory and the analytical hierarchy process (AHP) was developed to assess slope instability in open-pit coal mines. This model simultaneously considers seven factors that influence the instability of open-pit slopes (i.e., overall slope gradient, slope height, surface flows, excavation plan, tension cracks, faults, and water body). Application of the proposed method to an open-pit coal mine revealed an enhanced prediction accuracy of failure time and failure site compared with existing methods.

현장모형실험 기반 표층거동분석을 통한 사면붕괴 예측

박성용(Sung-Yong Park),민연식(Yeon-Sik Min),강민서(Min-seo Kang),사미 플림반(Ghazali-Flimban Sami),김용성(Yong-Seong Kim),정희돈(Hee-Don Jung) 한국지반신소재학회 2017 한국지반신소재학회 논문집 Vol.16 No.3

최근 발생하고 있는 자연재해 중 산사태와 관련된 재해는 막대한 인명과 재산피해를 발생시키고 있다. 지속적으로 발생하고 있는 산사태로 인한 피해를 최소화하기 위해서는 계측, 모니터링 시스템 등 관련 기술에 대한 과학적 관리체계가 필요하다. 본 연구는 사면붕괴 예측을 통한 산사태 피해저감을 위한 관리체계 확립을 목적으로 하고 있다. 이를 위해 산사태 발생시 지반거동을 예측하기 위한 표층지반변형률 봉을 제작하고, 사면 붕괴전조로서 변형률 증가를 관측하였다. 그 결과, 사면 붕괴시 지반의 변형은 붕괴 전조 구간, 변형 가속 구간, 변형 급가속 구간을 거친 후 붕괴에 이르는 것으로 나타나, 붕괴 전조예측과 상관관계가 있는 것으로 판단된다. 모든 조건에서 사면붕괴 전조로서 시간에 따른 변위량의 증가가 공통적으로 관측되었으며, 이는 붕괴위험 사면의 계측 및 유지관리 관점에서 대단히 중요한 현상으로 판단된다. 산사태 발생에 따른 지반변위는 향후 지속적 연구를 통해 사면붕괴예측 및 계측관리기준의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 사료되며, 산사태 피해저감 및 계측산업 활성화에 기여할 수 있을 것으로 판단된다. Recently, one of the natural disasters, landslide is causing huge damage to people and properties. In order to minimize the damage caused by continuous landslide, a scientific management system is needed for technologies related to measurement and monitoring system. This study aims to establish a management system for landslide damage by prediction of slope failure. Ground behavior was predicted by surface ground deformation in case of slope failure, and the change in ground displacement was observed as slope surface. As a result, during the slope failure, the ground deformation has the collapse section, the after collapse precursor section, the acceleration section and the burst acceleration section. In all cases, increase in displacement with time was observed as a slope failure, and it is very important event of measurement and maintenance of risky slope. In the future, it can be used as basic data of slope management standard through continuous research. And it can contribute to reduction of landslide damage and activation of measurement industry.

통계관리도 기법을 적용한 사면붕괴 예측

박성용,장동수,정재훈,김영주,김용성 한국지반신소재학회 2018 한국지반신소재학회 논문집 Vol.17 No.2

In this study, a field model experiment was performed to analyze the bahavior of slope during failure. It was analyzed through x-MR control chart method with inverse displacement and K-value. As a result, the portent was confirmed at 4 minutes before slope failure in Case 1. The change of the control limit line according to moving range was analyzed and it was effective to apply K = 3. Use of the inverse displacement and x-MR control chart method will be useful for the prediction of abnormal behavior through quick and objective judgment. Prediction of slope failure using control chart method can be used as basic data of slope measurement management standard, and it can contribute in reduction of life and property damage caused by slope disaster. 본 연구에서는 사면 붕괴시 거동특성을 분석하기 위하여 실규모 사면 붕괴 모의실험을 수행하고, 계측된 자료를 역변위와분석구간(K)의 변화에 따른 x-MR 관리도를 통해 분석하였다. 본 연구 결과, 역변위와 x-MR 관리도 분석에서 사면이 최종붕괴하기 4분 앞선 시점에서 붕괴 위험징후를 확인하였다. 분석구간에 따른 관리 한계선의 변화를 분석한 결과, x-MR 관리도작성시 K는 3을 적용하는 것이 효과적이며, 역변위의 x-MR 관리도 기법을 활용함으로써 보다 신속하고 객관적인 판단을통해 사면 이상거동에 대한 사전예측에 도움이 될 것으로 판단된다. 통계관리도 기법을 적용한 사면붕괴 예측기법은 사면계측관리기준의 기초자료로 활용이 가능하며, 사면 재해로 인한 인명 및 재산피해 경감에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

대규모 노천 석탄광산의 한계사면높이 결정과 사면파괴 예측을 위한 계측자료 해석

정용복(Yong-Bok JUNG),선우춘(Choon SUNWOO),이종범(Jong-Beom LEE) 한국암반공학회 2008 터널과지하공간 Vol.18 No.6

노천광산에서 사면설계는 안정성과 경제성 측면에서 동시에 접근하여 결정해야 한다. 또한 일반 도로나 철도 연변의 사면과는 달리 대부분 지보나 보강없이 굴착해야 하기 때문에 사면각도가 가장 중요한 설계 변수이다. 본 연구에서는 인도네시아 파시르에 위치한 노천채광방식의 대규모 석탄광산 사면에 대하여 안정성 측면에서의 사면 각도 및 한계사면높이를 결정하였으며 이러한 설계가 가지고 있는 불확실성을 보완할 수 있는 계측 및 계측자료 해석을 수행하였다. 연구 결과, 사면각도(Overall slope angle) 30°를 유지하는 경우 안전율 1.5를 확보하는 최대개발심도는 353~438 m로 계산되었으나 강도정수에 대한 민감도분석결과를 고려할 때 사면높이는 300 m를 초과하지 않는 것이 바람직하다. 또한 변위계측자료에 대한 역변위속도 분석 결과가 현장사면 사례와 잘 일치하여 이 방법을 통해 사면의 불안정성 및 파괴시기를 대략적으로 예측할 수 있을 것으로 판단된다. Open-pit mine slope design must be carried out from the economical efficiency and stability point of view. The overall slope angle is the primary design variable because of limited support or reinforce options available. In this study, the slope angle and critical slope height of large coal mine located in Pasir, Kalimantan, Indonesia were determined from safety point of view. Failure time prediction based on the monitored displacement using inverse velocity was also conducted to make up for the uncertainty of the slope design. From the study, critical slope height was calculated as 353~438 m under safety factor guideline (SF>1.5) and 30° overall slope angle but 300m is recommended as a critical slope height considering the results of sensitivity analysis of strength parameters. The results of inverse velocity analysis also showed good agreement with field slope cases. Therefore, failure of unstable slope can be roughly detected before real slope failure.

계측결과에 의한 절토사면의 거동 및 파괴예측

장서용,한희수,김종렬,마봉덕 한국구조물진단유지관리공학회 2006 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.10 No.3

사면거동 및 파괴를 분석하기 위하여, 일반적으로 암반사면에는 Polynomial model, 토사사면에는 Growth model을 별도로 적용하여 사용하여 왔다. 이 기법은 사면의 파괴예측보다 사면의 누적변위를 묘사하기 위한 그래프 형태 위주이다. 따라서 본 연구에서는 사면의 거동보다는 파괴 예측에 초점을 맞추어 일반적으로 사용되는 두 모델을 병합하여 파괴예측을 위한 Asymptote(점근선)과 누적변위량도 같이 묘사할 수 있는 3차 방정식 모델 (3-degree polynomial model)로 단일화 할 것을 제안하여 현장 계측 data를 분석하였다. 국도 절취 사면부인 단양군 고수재 사면과 영덕군 축산면에 위치한 영덕 사면에 본 해석 모델을 적용하였다. 고수재는 토사사면으로 Growth model에 다른 거동을 나타내었고, 영덕사면은 Polynomial model에 따른 거동을 나타내었다. 분석결과, Polynomial model 과 Growth model로 구분된 해석 모델 형태를 의 형태를 가지는 3차 방정식을 사용하면, 하나의 모델로 사면의 거동 및 파괴를 해석할 수 있으며, 그 거동 해석 및 파괴 예측능력이 더 우수하다는 것이 증명되었다. Polynomial model의 경우, 방정식의 차수를 증가시켜도, 그래프의 값과 형태가 유사함을 알 수 있었다. To analyze the deformation and failure of slopes, generally, two types of model, Polynomial model and Growth model, are applied. These two models are focused on the behavior of the slope by time. Therefore, this research is more focused on predicting of slope failure than analyzing the slope behavior by time. Generally, Growth model is used to analyze the soil slope, to the contrary, Polynomial model is used for rock slope. However, 3-degree polynomial() is suggested to combine two models in this research. The main trait of this model is having an asymptote. The fields to adopt this model are Gosujae Danyang(soil slope) and Youngduk slope(rock slope), which are the cut-slope near national road. Data from Gosujae are shown the failure traits of soil slope, to the contrary, those of Youngduk slope are shown the traits of rock slope. From the real-time monitoring data of the slope, 3-degree polynomial is proved as excellent system to analyze the failure and behavior of slope. In case of Polynomial model, even if the order of polynomials is increased, the value and shape of the curve-fitted graph is almost the same.

Shallow Sliding Failure Prediction Model of Expansive Soil Slope Based on Gaussian Process Theory and Its Engineering Application

Peng He,Shucai Li,Jie Xiao,Qian-qing Zhang,Fei Xu,Jian Zhang 대한토목학회 2018 KSCE JOURNAL OF CIVIL ENGINEERING Vol.22 No.5

Numerous studies on the instability and shear strength of expansive soil slopes have suggested that the fundamental reason forshallow sliding failures is insufficient shear strength caused by repeated dry-wet cycles under low stress. Therefore, this paper studiedthe effects of low stress and dry-wet cycles on the shear strength of expansive soil slopes. A nonlinear curve that can be well fittedusing generalized power functions was observed for the shear strength of expansive soil, and a numerical model with nonlinearlydistributed shear strength taken into consideration was built using FISH. In this way, the dynamic distribution of shear strength as afunction of vertical stress was obtained. Compared to conventional models, the proposed model was more accurate in terms oftheoretical aspects, and the obtained results exhibited improved consistency with the actual mode. In order to improve theapplicability of this model, a mapping model of atmospheric action and engineering design of safety factors of slopes was establishedusing a Gaussian Process Regression (GPR) model, which is suitable for cases characterized by high dimension, small samplepopulation, and nonlinearity. Herein, the numerical calculations were replaced with output responses. In this way, fast prediction ofthe stability of expansive soil slopes in terms of a shallow sliding failure prediction model was achieved. To verify the feasibility ofthe proposed approach, dynamic predictions of shallow sliding failures of expansive soil slopes were carried out for NanyouHighway under different rainfall conditions. Meanwhile, safety factor responses corresponding to different slope design schemeswere also obtained using the proposed model, providing reference for slope stability analysis in expansive soil zones.

현장 굴착 실험을 통한 사면붕괴 거동 연구

박성용,정희돈,김영주,김용성,Park, Sung-Yong,Jung, Hee-Don,Kim, Young-Ju,Kim, Yong-Seong 한국농공학회 2017 한국농공학회논문집 Vol.59 No.5

Recently, the occurrence of landslides has been increasing over the years due to the extreme weather event. Developments of landslides monitoring technology that reduce damage caused by landslide are urgently needed. Therefore, in this study, a strain ratio sensor was developed to predict the ground behavior during the slope failure, and the change in surface ground displacement was observed as slope failed on the field model experiment. As a result, in the slope failure, the ground displacement process increases the risk of collapse as the inverse displacement approaches zero. It is closely related to the prediction of precursor. In all cases, increase in displacement and reverse speed of inverse displacement with time was observed during the slope failure, and it is very important event for monitoring collapse phenomenon of risky slopes. In the future, it can be used as disaster prevention technology to contribute in reduction of landslide damage and activation of measurement industry.

모형실험을 통한 암반사면의 파괴거동에 대한 연구

조태진 ( Tae Chin Cho ),석재욱 ( Jae Uk Suk ),이성암 ( Sung Am Lee ),엄정기 ( Jeong Gi Um ) 대한지질공학회 2008 지질공학 Vol.18 No.4

절리면의 거칠기, 충전물 등의 공학적 특성과 활동면 경사, 수압하중을 고려하여 암반사면의 파괴거동을 고찰하고 파괴시기를 예측하기 위하여 모형실험이 수행되었다. 절리면 거칠기는 폭, 길이, 높이 등을 고려하여 톱니형으로 제작하였다. 충전물은 거칠기의 돌출부 높이에 대하여 일정한 충전물두께를 유지하는 방식으로 0에서 돌출부 높이의 1.2배까지 증가시켰다. 수압증가에 따른 사면의 거동양상을 파악하기 위해서는 인장균열에 완전히 가해질 수 있는 수압을 100%로 하여 0.5% / min 및 1% / min의 속도로 0%에서 파괴 시 까지 수압하중을 증가시켰다. 모형실험은 활동면 경사각 30°와 35°에서 각각 거칠기, 충전물 두께, 수압하중증가 등의 조합을 변화시키면서 총 50회 수행하였다. 모형실험결과 절리면의 거칠기가 없는 경우의 파괴거동 양상은 수압하중 증가 조건과 충전물의 유무에 관계없이 선형 변위거동으로 나타나는 것이 특징적이다. 거칠기가 존재할 경우에는 충전물 두께가 거칠기 높이보다 낮을 때 계단형 변위거동이, 거칠기 높이 이상일 때 지수형 변위거동이 특징적이다. 이는 충전물 두께가 거칠기의 높이를 넘어서면 절리면의 거동특성이 충전물의 공학적 특성에 좌우되기 때문인 것으로 판단된다. 파괴를 유발하는 수압하중의 크기는 절리면의 거칠기가 증가함에 따라 증가한다. 충전물의 두께가 증가할수록 거칠기의 영향이 작아져 파괴 시 수압하중은 감소한다. 파괴가 임박한 시점에서 3차 크립 형태의 변위거동을 보이는 지수형의 경우에는 inverse velocity를 이용한 파괴시기 예측이 가능한 것으로 판단된다. 다만 실험에서 나타난 거동특성이 완전한 지수형이 아니고 계단형과 지수형의 중간형태로 나타나는 경우가 대부분이므로 정확한 파괴시기 예측을 위해서는 다수에 걸친 파괴시간 추정이 필요할 것으로 사료된다. Laboratory tests for single plane sliding were conducted using the model rock slope to investigate the cut slope deformability and failure mechanism due to combined effect of engineering characteristics such as angle of sliding plane, water force, joint roughness and infillings. Also the possibility of prediction of slope failure through displacement monitoring was explored. The joint roughness was prepared in forms of saw-tooth type having different roughness specifications. The infillings was maintained between upper and lower roughness plane from zero to 1.2 times of the amplitude of the surface projections. Water force was expressed as the percent filling of tension crack from dry (0%) to full (100%), and constantly increased from 0% at the rate of 0.5%/min and 1%/min upto failure. Total of 50 tests were performed at sliding angles of 30° and 35° based on different combinations of joint roughness, infilling thickness and water force increment conditions. For smooth sliding plane, it was found that the linear type of deformability exhibited irrespective of the infilling thickness and water force conditions. For sliding planes having roughness, stepping or exponential types of deformability were predominant under condition that the infilling thickness is lower or higher than asperity height, respectively. These arise from the fact that, once the infilling thickness exceeds asperities, strength and deformability of the sliding plane is controlled by the engineering characteristics of the infilling materials. The results obtained in this study clearly show that the water force at failure was found to increase with increasing joint roughness, and to decrease with increasing filling thickness. It seems possible to estimate failure time using the inverse velocity method for sliding plane having exponential type of deformability. However, it is necessary to estimate failure time by trial and error basis to predict failure of the slope accurately.

GFRP 록볼트 계측을 통한 사면 거동 분석

김기환,임현택,타망 비벡,장석현,김용성 한국지반신소재학회 2018 한국지반신소재학회 논문집 Vol.17 No.4

Although many researches related to monitoring and automatic measuring devices for early warning system during slope failure have been carried out in Korea and aboard, most of the researches have installed measuring devices on the slope surface, and there are only few researches about warning systems that can detect and warn before slope failure and disaster occurs. In this study, slope failure simulation experiment was performed by attaching sensors to rock bolts, and initial slope behavior characteristics during slope failure were analyzed. Also, the experiment results were compared and reviewed with varied slope conditions, i.e. shotcrete slope and natural slope, and varied material conditions, i.e. GFRP and steel rock bolt. This study can be used as a basic data in development of warning and alarm system for early evacuation through early detection and warning before slope failure occurs in steep slopes and slope failure vulnerable areas. 국내・외에서 사면 붕괴 조기 경보를 위한 모니터링 및 자동측정기에 대한 많은 연구가 있지만 대부분 사면 붕괴 측정기가사면의 표층에 설치되어 있어 사면의 붕괴 등 재난이 발생되기 전에 감지 및 경보가 가능한 시스템에 대한 연구는 거의 없는실정이다. 본 연구에서는 록볼트에 센서를 부착하여 사면 붕괴 모의 실험을 수행하였고, 사면 붕괴 초기에 발생하는 사면거동 특성을 분석하였다. 또한, 숏크리트를 타설한 사면과 자연사면, GFRP와 나선형 철근 록볼트를 사용하여 사면 조건 및재료 조건에 따른 실험을 수행하고 결과를 비교・검토하였다. 본 연구는 급경사지 및 산사태 위험 지역 등 사면 붕괴 발생전 조기 감지 및 경보를 통하여 사전에 대피할 수 있는 예・경보시스템 개발 시 기초자료로 활용 될 수 있을 것으로 판단된다.