사면파괴 요인

사면파괴 요인이란

사면파괴 요인은 비탈면이 무너지도록 만드는 외적·내적 원인이다.

흙을 아래로 끌어내리는 힘이 커지거나 흙이 버티는 힘이 약해지면 붕괴가 일어난다.

이 두 힘의 여유를 나타낸 것이 안전율이다.

안전율의 정의

안전율은 저항 전단강도를 작용 전단응력으로 나눈 값이다.

이 값이 1을 넘어야 안정이며, 1에 가까우면 감시와 보강이 필요하다.

설계 기준의 안전율은 평상시, 강우시, 지진시 조건에 따라 달라진다. 일반적인 설계 값으로 1.5, 1.2, 1.0을 자주 쓴다.

따라서 값을 외우기보다 조건과 함께 적어야 한다.

외적 요인과 내적 요인

사면파괴 요인은 외적 요인과 내적 요인으로 나누어 정리한다.

외적 요인은 하중 증가, 굴착, 강우, 수위 변동처럼 밖에서 작용하는 힘이다.

내적 요인은 풍화, 균열, 연화처럼 흙 자체의 강도를 낮추는 변화다.

두 원인이 겹치면 붕괴가 더 빨리 진행되므로 함께 살펴야 한다.

파괴가 진행되는 과정

강우가 내리면 침투수가 지반 안으로 스며들어 간극수압이 올라간다.

간극수압이 커지면 유효응력이 줄고, 흙이 버티는 전단강도가 떨어진다.

전단응력이 전단강도를 넘는 활동면이 생기면 인장균열과 붕괴로 이어진다.

강우 침투에 따른 간극수압 상승은 답안에서 빠뜨리기 쉬운 항목이다.

무한사면 계산 예제

무한사면에서는 간단한 공식으로 안전율을 구할 수 있다.

유효마찰각 30도, 사면 경사 20도를 공식에 대입해 보자.

분자는 흙의 마찰각, 분모는 사면 경사각의 탄젠트 값이다.

지하수위가 지표까지 올라 침투류가 생기면 안전율은 더 낮아진다.

정리와 확인

정리하면 사면파괴는 전단응력 증가와 전단강도 감소가 겹쳐 일어난다.

강우는 간극수압을 올려 유효응력을 낮추므로 시험에서 빠뜨리면 안 된다.

답안에는 안전율의 정의와 기준 값을 함께 쓰면 채점에 유리하다.