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지반물성의 공간적 변동성을 고려한 한계평형법에 의한 확률론적 사면안정 해석
Probabilistic Stability Analysis of Slopes by the Limit Equilibrium Method Considering Spatial Variability of Soil Property

조성은    (한국수자원공사 K-water 연구원   ); 박형춘    (충남대학교 토목공학과  );
  • 초록

    본 연구에서는 확률론적 해석에 지반의 공간적 변동성을 고려하기 위한 해석 절차를 제시하였다. 제안된 방법은 한계평형법을 이용하는 결정론적 해석방법을 지반정수의 불확실성과 공간적 변동성을 고려할 수 있도록 확률론적 사면안정 해석으로 확장한다. 개발된 방법은 랜덤유한요소해석법과 같이 미리 임계파괴면을 가정하지 않으면서도 계산시간을 단축할 수 있다는 장점이 있다. 지정된 입력 확률분포함수와 자기상관함수를 따르는 2차원의 랜덤필드를 생성하기 위하여 Karhunen-Lo $\grave{e}$ ve 전개법을 사용하였으며, 생성된 랜덤필드를 이용하여 확률론적 응답을 얻기 위해 Monte Carlo 시뮬레이션을 수행하였다. 개발된 해석기법의 적용성을 검토하고 지반정수의 공간적 변화가 확률론적 안정해석에 미치는 영향을 검토하기 위해 예제해석을 수행하였으며, 해석결과는 제안된 방법이 지반물성의 공간적 변동성에 따른 다양한 사면파괴 형태를 확률론적 사면안정 해석에 효과적으로 고려할 수 있음을 보여준다.


    In this paper, a numerical procedure of probabilistic slope stability analysis that considers the spatial variability of soil properties is presented. The procedure extends the deterministic analysis based on the limit equilibrium method of slices to a probabilistic approach that accounts for the uncertainties and spatial variation of the soil parameters. Making no a priori assumptions about the critical failure surface like the Random Finite Element Method (RFEM), the approach saves the amount of solution time required to perform the analysis. Two-dimensional random fields are generated based on a Karhunen-Lo $\grave{e}$ ve expansion in a fashion consistent with a specified marginal distribution function and an autocorrelation function. A Monte Carlo simulation is then used to determine the statistical response based on the random fields. A series of analyses were performed to verify the application potential of the proposed method and to study the effects of uncertainty caused by the spatial heterogeneity on the stability of slope. The results show that the proposed method can efficiently consider the various failure mechanisms caused by the spatial variability of soil property in the probabilistic slope stability assessment.


  • 주제어

    Karhunen-Lo $\grave{e}$ve expansion .   Monte-Carlo simulation .   Probabilistic analysis .   Slope stability .   Spatial variability.  

  • 참고문헌 (37)

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  • 이 논문을 인용한 문헌 (1)

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 저자의 다른 논문

  • 조성은 (7)

    1. 2007 "증고에 따른 기존 CFRD 댐체의 변형거동" 한국지반환경공학회논문집 = Journal of the Korean Geoenvironmental Society 8 (6): 77~83    
    2. 2007 "인공신경망 기반의 한계상태함수를 이용한 사면의 신뢰성해석" 韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society 23 (8): 117~127    
    3. 2008 "지반의 공간적 변동성을 고려한 확률론적 해석기법에 관한 연구" 韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society 24 (8): 111~123    
    4. 2008 "하모닉 웨이브릿 변환을 이용한 표면파 시험을 위한 향상된 데이터 해석기법의 개발" 韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society 24 (4): 115~123    
    5. 2008 "사력재와 석산재의 특성이 축조와 담수시 댐체 거동에 미치는 영향" 韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society 24 (6): 45~55    
    6. 2009 "필댐의 거동분석을 위한 실험 및 수치해석" 전산 구조 공학 = Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea 22 (4): 19~26    
    7. 2010 "CFRD 표면차수벽의 손상 사례와 대책" 地盤 : 한국지반공학회지 26 (10): 29~38    
  • 박형춘 (16)

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