Journal of the Korean Geotechnical Society (한국지반공학회논문집)

Korean Geotechnical Society (한국지반공학회)
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Influence of Rainfall Intensity and Saturated Permeability on Slope Stability during Rainfall Infiltration

강우침투시 강우강도와 포화투수계수가 안전율에 미치는 영향

  • 이승래 (KAIST 건설 및 환경공학과) ;
  • 오태규 ((주)대우건설 토목사업본부) ;
  • 김윤기 (KAIST 건설 및 환경공학과) ;
  • 김희철 ((주)대우건설 토목사업본부)
  • Published : 2009.01.31
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Abstract

The unsaturated characteristics of Korean weathered granite soils have been studied to investigate the influence of saturated permeability, rainfall intensity and soil-water characteristic curve (SWCC) on the slope stability. The upper, average and lower SWCCs were estimated from the publication and experimental results using the statistical concept. The roughly estimated SWCC can be used for the soils without experimental results by relating SWCC with the particle size distribution curve. An appropriate ratio between the saturated permeability and the rainfall intensity ($k_s$/i) was also suggested for practical use in designing the slopes by investigating the time-dependent variation of slope instability during the rainfall. The slope stability was deteriorated from the initiation of rainfall and recovered again after the factor of safety reached the critical value. The FS of the slope decreased at first and then increased after reaching the critical value during the rainfall. As a result, the slope instability was not related with an absolute rainfall intensity but with the ratio between the saturated permeability and the rainfall intensity. In case of the upper SWCC, the critical condition occurred when the ratio between the saturated permeability and the rainfall intensity was in the range of $1.0{\sim}2.0$.

본 연구에서는 불포화 지반의 특성을 파악하고, 포화투수계수($k_s$)와 강우강도(i) 및 함수특성곡선(SWCC)이 사면의 안정성에 어떠한 영향을 주는지 연관성을 파악하기 위해 국내 지반에 폭넓게 분포하고 있는 화강풍화토에 대해 연구를 수행하였다. 기존 연구자료 및 실험을 통해 얻은 정규화함수특성곡선을 데이터베이스화하고 통계적 개념을 도입하여 상한 평균 하한의 함수특성곡선을 추정하였다. 입도분포곡선과 상한 평균 하한의 함수특성곡선과의 관계를 바탕으로 함수특성곡선 자료가 없는 지반의 함수특성곡선을 개략적으로 추정하는 방법 또한 제안하였다. 그리고 추정된 상한 평균 하한의 함수특성곡선을 이용하여 강우시 사면 구조물의 시간 의존적 안전율 변화 추이를 통해 실무적으로 사용할 수 있는 포화투수계수와 강우강도의 비를 제안하였다. 연구결과에 의하면 강우 침투에 의한 안전율 변화는 강우강도의 절대 크기에 좌우되지 않고 강우강도와 투수계수의 비에 영향을 받는다. 그리고 사면의 안전율은 강우침투에 의해 감소하기 시작하며 임계값에 도달한 이후 다시 상승하는 것을 알 수 있다. 수치해석결과 가장 낮은 안전율을 보이는 때는 상한의 함수특성곡선을 이용할 경우로, 이때 포화 투수계수값이 강우강도와 같거나 두 배가 될 때이다.

Keywords

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