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[SoilWorks] 침투-사면 연계해석(LEM)

침투 – 사면(LEM) 연계해석은 강우,혹은 수두차에 의한 침투해석 결과를 사면안정성 검토시 적용하는 해석을 의미합니다. 침투해석에 의해 지반내 간극수압 분포, 즉 수위변화를 검토하고 이를 연동하여 사면 우기시 안정성 검토를 수행할 수 있습니다.

비탈면 설계기준 개정에 따라 우기시 비탈면 안정성 검토는 연계해석을 필수적으로 수행해야 합니다. LEM은 한계평형이론을 적용한 사면안정 해석법을 말합니다.

 

질문 

1. 사면 우기시 검토는 어떻게 하나요?

 

 

답변 

기존에 사면 우기시 검토는 일반적으로 지표면에 지하수위, 즉 만수위 상태를 가정하고 해석을 수행하였습니다. 이는 실제 강우 침투에 의한 사면의 우기시 거동 연구를 통해 과도한 설계임이 지적되어 왔고 그에 따라 2012년 비탈면 설계기준이 개정되어 실제 강우강도를 적용하여 침투해석을 수행하고 강우에 의해 변화된 수위를 사면 우기시 검토에 반영하도록 규정하고 있습니다. 지반내 간극수압은 포화정도에 따라 달라지게 됩니다. 따라서, 침투-사면 연계해석은 단순히 변화된 수위선의 위치를 연동하는것이 아니라, 강우에 의한 지반내 간극수압분포를 연동하는데 그 의미가 있습니다. 특히, 연약지반 쌓기 비탈면의 경우 성토에 의한 연약층 강도증가와 강우에 의한 수위변화를 동시에 고려하여 비탈면 안정성 검토를 수행할 수 있습니다.

 

 

질문 

2. 침투해석 결과를 어떻게 적용하나요?

 

 

답변 

사면모듈에서(혹은 침투해석 수행후 사면모듈로 전환하고) 하중/경계조건 > 하중 > 결과연동을 선택합니다. 해석결과연동 대화창에서 모델파일 열기를 통해 침투해석을 수행한 모델을 선택하면 그림 1과 같이 저장된 모든 침투결과가 나타나고, 이중 원하는 결과를 불러오면 작업트리의 하중에 해당 결과가 등록됩니다. 이를 그림 2와 같이 사면안정 해석케이스 설정시 해석에 사용할 데이터로 설정합니다. 

 

그림 1. 결과연동

 

그림 2. 해석케이스 설정

 

 

질문 

3. 수위선을 설정하는것과 어떤 차이가 있나요?

 

 

답변 

일반적으로 우기시 사면검토는 지하수위 위치를 수위선으로 설정하여 검토하였습니다. 이는 지반의 불포화 특성, 실제 강우강도에 따른 지반내 수위변화, 간극수압분포를 반영하지 않고 수위선 아래는 포화되어 있다는 가정하에 해석을 수행한 것입니다. 하지만 수위선의 위치가 동일하더라도 지반은 포화도에 따라 간극수압이 다르기 때문에 수위선을 설정하는 방법으로는 강우에 의한 수압분포를 정확히 반영할 수 없습니다. 특히, 실제 강우강도를 입력하여 해석에 반영한 경우와 기존과 같이 지표면에 무조건 만수위 조건을 고려하는 경우는 그림 3과 같이 안전율에 큰 차이를 보일 수 있습니다.

 

만수위 적용(FS=0.7373) 강우 1일 지속(FS=1.4757)
강우 2일 지속(FS=1.2989) 강우 3일 지속(FS=1.1132)

그림 3. 해석결과

 

 

 

 

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