깎기 사면 안정성

정의

깎기 사면 안정성은 굴착으로 만든 비탈면이 활동하지 않고 요구 안전율을 유지하는 정도다.

핵심은 활동력과 저항력을 비교해 안전율로 판단하는 것이다.

해석은 가정한 파괴면에서 힘과 모멘트 평형을 보는 한계평형해석이 대표적이다.

안전율의 정의

안전율은 파괴면의 전단강도를 평형에 필요한 전단응력으로 나눈 값이다.

분자는 파괴면의 전단강도, 분모는 평형을 유지하는 데 필요한 전단응력이다.

안전율이 1.0보다 작으면 비탈면은 불안정하다. 실무에서는 기준이 정한 값 이상을 쓴다.

지하수와 유효응력

강우와 지하수 변화는 안정성 해석에서 빠질 수 없는 변수다.

간극수압 u가 커지면 유효응력이 줄고, 전단강도도 함께 줄어든다.

강우가 침투하면 함수비가 높아져 단위중량이 커지고 간극수압도 올라간다.

이 세 가지가 겹치면 파괴 가능성이 빠르게 높아진다.

파괴 형태와 해석법

깎기 사면의 파괴는 파괴면의 모양과 지질 조건에 따라 나뉜다.

흙사면은 원호활동이 대표적이고, 암반은 불연속면이 지배하는 평면활동과 쐐기활동이 많다.

그래서 파괴 형태를 먼저 가려야 해석법을 고를 수 있다.

가상 예제

얕은 활동면의 안전율은 무한사면식으로 어림해 볼 수 있다.

이 예제는 가상의 값이다. 첫 항과 둘째 항을 더해 안전율을 구한다.

결과 0.91은 1.0보다 작으므로 깊이 5m 활동면은 불안정하다.

실제 설계는 임계 원호를 찾고 강우 조건도 함께 검토한다.

정리

정리하자. 안전율은 저항 전단강도를 요구 전단응력으로 나눈 값이다.

깎기 사면 붕괴는 지하수, 풍화, 절토에 따른 응력 해방이 겹쳐 일어난다.

대책은 보호공, 보강공, 배수공으로 나누고 지하수 저감 대책을 빠뜨리지 않는다.

설계 해석, 시공 중 계측, 준공 후 점검을 하나로 묶어 이해한다.