비탈면 안정성

비탈면 안정성의 정의

비탈면 안정성은 흙이나 암반 사면이 붕괴에 저항하는 정도를 뜻한다.

흙 덩어리는 자기 무게 때문에 아래로 미끄러지려 하고, 입자 사이의 저항이 이를 막는다.

그래서 안정성은 저항력과 활동력의 비인 안전율로 평가한다.

안전율의 정의

안전율은 저항력을 활동력으로 나눈 값이다.

식으로 쓰면 전단강도를 발생 전단응력으로 나눈 값이 된다. 전단강도가 저항, 전단응력이 활동이다.

안전율이 1보다 작으면 붕괴 가능성이 있다. 실무에서는 기준 안전율 이상을 목표로 둔다.

전단강도와 간극수압

전단강도는 흙이 전단 응력에 저항하는 최대 강도다.

쿨롱 식으로 쓰면 전단강도는 점착력과 수직응력에 탄젠트 φ를 곱한 값의 합이다.

사질토는 점착력이 거의 없어 마찰각이 안정성을 좌우한다.

간극수압이 올라가면 유효응력이 줄고, 그 결과 전단강도가 낮아진다.

그래서 물의 거동이 비탈면 안정성의 가장 중요한 변수로 다뤄진다.

비탈면 파괴 유형

비탈면 붕괴는 파괴면의 형태와 재료에 따라 네 가지로 나뉜다.

원호활동은 토사에서, 평면파괴는 단일 불연속면을 따라 일어난다.

쐐기파괴는 두 불연속면의 교선을 따라, 전도파괴는 기둥형 블록의 회전으로 일어난다.

토사 사면은 원호활동, 암반 사면은 불연속면 지배 파괴가 일반적이다.

파괴형태가 달라지면 배수와 보강의 우선순위도 달라진다.

안전율 계산 예제

활동면 단위 길이당 힘으로 안전율을 계산해 본다.

저항력 1,200kN/m를 활동력 1,000kN/m로 나누면 안전율은 1.2가 된다.

기준에 못 미치면 배수로 수압을 낮춰 활동력을 줄이거나 억지말뚝으로 저항력을 더한다.

안전율이 1.0 전후면 붕괴가 임박한 상태로 판단한다.

정리와 시험 포인트

앞 문제의 정답은 0.8이다. 1보다 작으므로 붕괴 가능성이 있다.

정리하면 비탈면 안정성은 안전율로 평가하고, 원인과 대책을 나누어 쓴다.

원인은 전단응력 증가와 전단강도 감소로 구분하고, 대책은 배수·형상·보강·관리로 나눈다.

답안에서는 조사 결과가 대책 선택으로 이어지는 흐름을 보여야 점수를 받는다.

배수는 안정화의 기본이고 보강은 배수 이후의 보완 수단이다.