휴긍정의 사소한 만족

SMR (Slope Rock Mass Rating) 암반사면 안정해석

ENGINEER/토목-Civil
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제안자 : Romana



RMR (Rock Mass Rating) 기준으로 암반사면을 보정하여 평가
간단한 방식으로 평가가 가능하고, 양호하지 않은 암반 사면에 대해서는 추가 조사 및 수치해석 등을 통해 안정성 평가할 필요.

SMR = RMR + F1 x F2 x F3 + F4 (차각차굴진)

(RMR 에서 (-) 를 통해 안전율을 높이는 개념)

F1 : 경사방향차. 경사방향차가 90도로 엇갈리면 0이 되고, 방향차가 작을수록 위험해지니 값이 커짐.
F2 : 경사각. 경사각이 크면 그만큼 커짐.
F3 : 경사각차. 절리-사면 (절리경사각이 작으면 흘러내릴 수 있어 위험). 무조건 (-) 값, 절리경사각이 크면 그냥 F3=0
F4 : 굴진, 굴착 방법. 자연사면 15, 제어발파 10이하, 일반 발파 -8




정량적 평가의 장점,
파괴형태별 다른 적용 (원평쐐전)
SMR / 평사투영의 간편법
(평사투영법 참조 : https://huedor2.tistory.com/726

평사투영법 (사면의 안정, 주향, 경사) 절취면-마찰각-불연속면

어렵고 볼 때마다 새롭지만 그래도 나만의 언어로 적어 놓아야 나중에 상상의 길찾기도 쉬워지는 법 자주 보면서 깨우치는 수 밖에 미운 사람도 자꾸 보면 이뻐지는 법이니... 1. 목적 암반사면

huedor2.tistory.com

)
한계평형 / 수치해석의 심화법

기본적인 RMR 의 정리도 필요함. (강도, RQD, 절리면 상태(굴연틈충풍), 절리면 간격, 지하수위)

필요시 (40이하 불량) 보강 필요. Shotcrete, Anchor, 옹벽 등


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Newmark 활동블록 이론 (지진, 사면)

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Newmark 활동변위법


지진에 대한 사면 재해도 작성 시 사용
활동면에서의 지반운동은 기반암 위 강체(block)의 움직임과 유사하다고 가정.
항복가속도를 초과하는 경우 변위 발생.



변위 추정식 : 지진 시 사면의 영구 변위를 등가가속도와 함께 계산. k/PGA 항복가속도비, PGA 의 함수로 변위 예측.
지진파 D/B에 따른 입력 데이터 늘릴 필요 있음. (회귀분석 등)
활동블록을 강체로 가정하는 한계점. (동적 응답 해석이 불가능함.)


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산사태 예측 USLE RUSLE

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RUSLE (농업의 USLE 에서 발전)
Revised Universal Soil Loss Equation
각종 인자에 의해 계산되는 A 값 : 토사유실모델



R : 강우침식
K : 토양침식
L : 사면의 길이
S : 사면의 경사 (RUSLE 에서 수정)
C : 식생 피복인자
P : 경작인자



지역의 Model 을 통해 Soil Loss 양을 (ton/yr) 계산하여
사방댐의 역할과 사방댐 위치의 적절성, 추가 사방댐 설치를 고려.



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이암의 특징과 대책, 사면의 시간이력 (Squeezing, Slaking, Swelling)

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이암의 공학적 문제점 (포항과 연결)
- Squeezing : 터널 굴착 후 유도되는 응력 상태가 무결암의 강도를 초과하여 무결암을 항복시켜 큰 변형을 일으킴. 터널 단면이 축소되고 지보에 큰 손실을 주게 됨.
명확한 시험방법은 없으며,
암반이나 터널에 작용하는 응력이 전단강도보다 현저히 큰 경우 squeezing 이 일어남.
하중 비교, Q값과 토피고의 비교, 변형률에 대한 비교 방법



- Slaking : 잘게 부서지는 현상. 고결력의 저하. (습윤, 건조의 반복) 사면의 붕괴로 이어짐. Swelling 과 밀접한 연관. Montmorillonite 와 연결.
내 slaking 지수 : 노건조 후 드럼에 넣고 물을 넣고 회전 200rpm. 중량변화. 70% 이상 유지 필요.



- Swelling : 물과 접축시 부피가 팽창. 팽윤고, 팽윤압 시험. 팽윤압이 Lining 에 압력을 미쳐 터널 안정성에 영향을 줌.
그림 중요. 간극수는 그대로인데 토사가 부풀어오르는 그림. 2~3% 면 위험함.

대책 : 지하수위 제거 등



사면의 붕괴는 보통 강우에 기인함.
내적으로는 사면의 공학적/지질학적 특성에 따르기도 함.

시간 이력 : 절취여부, 보강여부, 붕괴여부, 변형여부 (환경/기상 조건에 따른)

검토
- 시간이력에 따른 붕괴정도 확인. 역해석과 연결
- 강우 침투 모델을 통한 사면의 안정 검토. 시간의 경과에 따른 slaking, swelling -> 토사화 (집중강우 관리 필요.)
- 한계평형해석 Talren
- 붕괴나 변위에 따른 지질 정수의 역해석에 따른 조정으로 안정여부 재검토 (강도 정수의 변화)

Jar Slake Test

Dry 시키고, 물에 담궈서 30분마다 관측



Index of slake durability 와의 상관관계

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평사투영법 (사면의 안정, 주향, 경사) 절취면-마찰각-불연속면

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어렵고
볼 때마다 새롭지만
그래도 나만의 언어로 적어 놓아야
나중에 상상의 길찾기도 쉬워지는 법

자주 보면서 깨우치는 수 밖에
미운 사람도 자꾸 보면 이뻐지는 법이니...



1. 목적
암반사면의 불연속면, 절취면 등의 관계를 한눈으로 보기 편하게 평면으로 완성하여
안정성을 검토할 수 있다. (암반 사면의 파괴 형태 : 원형, 평면, 쐐기, 전도)

2. 평사투영의 구성
- 대원 (주향 N45E, 경사방향 45 NW/SE 과 경사각 90/45, 90/30) : 주향, 경사방향, 경사각을 예측할 수 있음.
경사각이 클수록 대원이 중심에 가까워짐.
주향 : Strike, 경사방향 : Dip Direction, 경사각 : Dip angle
- 극점 : 경사각의 법선의 투영점. 기준으로 daylight envelop 을 구성하고 그안에 있는지 밖에 있는지를 통해 안정성을 눈으로 확인.
극점에서 반대로 멀어지면 경사각이 큰 것. 마찰원과 함께 그려 마찰원 안으로 들어오면 안정. 마찰원과 불연속면 각도와의 관계 등을 알 수가 있음.
- Daylight : 미끄러진다 = 절취면의 각이 불연속면 각보다 크다. = Daylight 상태이다.

- Daylight Envelope : 절취면의 경사를 놓고 불연속면의 방향을 180도를 돌려가면서 (DIP direction 과 불연속면의 경사방향이 같은 방향까지만) 원을 그리는 것. Daylight 을 일으키는 Limit 선을 원으로 나타낸 것. 불연속면이 원 안쪽에 위치하는 경우에는 Daylight 이 일어난다. 왜냐하면 원 안이라는 뜻은 불연속면의 각도가 절취면 각도(경사각)보다 작아서 daylight 가 발생한다는 의미.

또 잊어버리지 않기 위해서, Envelop 는 경사각로 그린다. 원 안은 각이 작고, 원 밖은 각이 크다. 원 안에 불연속면이 위치하면 경사각보다 작다. 그래서 위험하다 = Daylight 이다 = 미끄러진다.
- Friction Cone : Friction Cone 은 경사 방향에 관계없이 (파괴는 모든 경사방향으로 발생할 수 있으므로 Cone 이 되고 원이 된다.)
마찰각이 작으면 원(Cone)이 작다. (경사각이 (Daylight) 걸친다 -> 경사각이 마찰각과 같아진다. Daylight 가 마찰원 안에 있다 -> 사면 경사각이 마찰각보다 작다. 괜찮다. 안전하다.)


3. 사용방법
- 불연속면보다 절취사면 각도를 크게 가져가면 둘 사이에 있는 부분이 미끄러져 내려올 가능성이 크다.
- 역방향일수록 안정성이 확보된다.
- 원형파괴 : 암반이 절편으로 쪼개지기 때문에 극점의 분포와 관계를 찾기 어려움
- 평면파괴 : 불연속면의 각이 Daylight 안에 있으면 미끄러지니 좋지 않지만, 또 그 각이 마찰각보다 작아지만 안정하다고 볼 수 있다. Daylight 안이라고 무조건 안좋지는 않음.
- 변수 : 2가지로 볼 수 있음.
- 불연속면 각 변수 : 절취면(사면)의 각을 정해놓고, 조사된 불연속면들의 극점을 찍으면서 Daylight 안에 있는지 아닌지, 마찰원 안에 있는지 아닌지를 살펴보는 것.
- 사면의 각 변수 : 조사를 마친 후 절취사면의 각을 조절하면서 (각이 커지면 원이 커지고 멀어짐, 각이 작으면 원이 작아지고 마찰원과의 접점이 많아지면서 불연속면 각도의 극점을 제외시킬 수 있음.)
- 쐐기파괴 : 각기 다른 불연속면이 만나 쐐기를 형성하는 경우에 해당하며, 각 대원의 교점이 마찰면의 바깥인지 아닌지 (극점을 보는게 아니라 대원을 보는 것이니까 반대로 생각. 너무 어렵다…) 대원의 교점이 마찰원 안에 있으면 (기본적으로 교점이 경사각 보다는 작아야 하겠죠.) 불연속면각이 마찰각보다 커지게 되므로 불안.
- 전도파괴 : 경사각이 굉장히 큰 (반대방향으로) 경우에 해당되며, 불연속면 사이의 미끌림에 의해 전도파괴가 일어나고, Daylight 와는 관계없고, 반대쪽으로 불연속면의 극점 위치가 커지는 형태를 보여줌.

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