사면 붕괴형태와 안정공법

사면 붕괴의 정의

사면 붕괴형태는 비탈면이 미끄러져 내려오는 파괴 양상을 형태별로 구분한 것이다.

사면파괴는 전단응력이 전단강도를 넘어 흙이나 암반이 활동면을 따라 이동하는 현상이다.

판정 척도는 안전율이며, 1.0보다 작으면 불안정하다.

먼저 붕괴형태 4종부터 살펴보자.

붕괴형태 4종

붕괴형태는 파괴면의 모양과 토층 구조에 따라 네 가지로 나뉜다.

회전파괴는 곡면 활동면을 따라 흙이 회전하며 내려오는 형태다.

평면파괴는 약한 층을 따라 미끄러지며 무한사면과 층상 암반에서 나타난다.

복합파괴는 양단은 곡면, 중간은 평면이다. 쐐기파괴는 두 불연속면의 교선을 따라 빠진다.

실무에서는 토사면은 회전파괴, 암반면은 평면·쐐기파괴를 먼저 검토한다.

안전율과 원인

사면의 안정은 활동력과 저항력의 균형으로 정해지며, 안전율로 판단한다.

점착력과 내부마찰각이 줄면 저항력이 떨어져 파괴가 일어난다.

우기 강우로 간극수압이 오르면 유효응력이 줄어 안전율이 낮아진다.

굴착으로 선단 지지력이 사라지는 것도 중요한 원인이다.

안정공법의 구분

사면 안정공법은 목적에 따라 보호공법과 보강공법으로 나눠 설계한다.

보호공법은 침식과 풍화를 막아 현재 안전율이 떨어지지 않게 한다.

보강공법은 저항력을 높이거나 활동력을 낮춰 안전율을 직접 끌어올린다.

보호공법만으로는 안전율이 부족한 사면을 해결하지 못한다.

그래서 두 공법은 설계 단계에서 목적을 구분해야 한다.

무한사면 계산 예제

무한사면 예제로 안전율을 직접 계산해 보자.

첫째 항의 분모는 γ z sinβ cosβ이며, 18 × 3 × 0.433으로 23.4 kPa이다.

첫째 항은 10을 23.4로 나눠 0.43이고, 둘째 항은 1.00이다.

따라서 FS는 1.43으로 1.0보다 커서 안정이다.

점착력을 0으로 두면 FS는 1.00이 되어 한계 상태가 된다.

헷갈리는 점과 확인 문제

붕괴형태와 원인은 따로 쓰고 연결해야 점수를 받는다.

보강공법만 나열하고 절취 완화나 배수, 보호공법을 빠뜨리면 감점이다.

채점은 붕괴형태 4종, 원인의 지질·수리·인위 분류, 대책 구분을 본다.

이제 직접 풀어 보자. 쐐기파괴와 회전파괴를 구분하는 문제다.

정답과 정리

정답은 쐐기파괴다. 두 개 이상의 불연속면이 교차하여 쐐기 모양 블록이 빠진다.

정리하면 붕괴형태는 파괴면의 모양, 원인은 저항 감소와 활동력 증가로 나눈다.

대책은 보호공법과 보강공법으로 구분하고, 계측으로 효과를 확인한다.

이상으로 영상을 마친다.