2. 강우강도를 고려한 비탈면 안정성 해석

안녕하세요,
전글과 이어서 강우강도를 고려한 비탈면 안정성 해석에 대해 더 이야기 해보려 합니다.

모델링 구성

지표면에 실제 강우강도를 입력하여 집중강우 지속시간에 따른 초기수위 변동을 침투해석 통해 확인합니다.
이후 비탈면 모듈에서 침투해석 결과 연동을 통해 강우강도 지속시간에 따른 비탈면 안정성 검토를 수행합니다.
 

침투경계조건 설정

강우 강도와 지반 내 투수계수의 상대적 차이에 따라 침투되지 못하고 지표면을 따라 흐르는 물의 흐름이 발생합니다.
이 부분을 모사하기 위해 면유량 정의시 면유량>투수계수면 Review조건이
설정된 위치를 수위선으로 설정(전수두=위치수두) 하는 옵션이 있습니다.
위 옵션과는 별도로 강우 강도 지속 시간에 따라 지표면에 강우가 누적되어 쌓이게 되는 현상이 발생(Ponding) 하는데
이 부분을 조절하기 위한 설정이 “ 침투조건을 기초로 경계재조사” (Review) 조건입니다.
본 따라하기 모델과 같이 지표면에 ponding이 발생할 수 없는 기하형상일 경우
Review조건을 통해서 강우지속에 따라 침투되지 못하는 물을 지표면을 따라 흐르도록 설정할 수 있습니다.
 

침투해석의 결과

강우가 1,2,3일간 지속되는 경우 지하수위 변화를 단계별 침윤선을 통해 확인합니다.
강우가 지속됨에 따라 입력된 강우에 비해 투수계수가 큰 풍화토 층에서는 대부분 침투가 발생하고
투수계수 차이가 큰 풍화토, 풍화암 경계부근에서 포화영역이 점차 증가하는 것을 확인할 수 있습니다.
투수계수가 상대적으로 작은 연암층에는 침투가 발생하지 않아 초기 가정된 수위에는 변화가 거의 없습니다.
 

마무리

지반, 특히 지표면의 투수계수와 강우강도의 상대적 차이, 
그리고 지반의 불포화특성 (간극수압 에 따른 투수계수비, 간극수압에 따른 함수비) 에 따라 
지반내 물의 흐름은 달라지게 됩니다.
사면내 임의의 깊이에 위치한 지하수위에 의해 지하수위 상부,
특히 지표면에는 강도로써 작용하는 모관흡수력이 발생합니다.
강우에 의해 초기 지하수위가 상승하는 정도보다 지표부터 모관흡수력이 감소하면서
강도가 약화되어 지하수위 상승에 의한 파괴가 아닌 지표면으로부터 무거워진 토층의 얕은 파괴가
일반적인 강우에 의한 사면활동이라 보고되고 있습니다.
초기발생하는 얕은 사면파괴가 원인이 되어 강우가 지속됨에 따라 
원호파괴 혹은 지표면의 경사도에 따라 쓸림현상등이 발생할 수 있습니다.
현장에서 계측된 실험데이터를 바탕으로 지반의 불포화 특성을 정의하고 일정한 강우 혹은 시간에 따라
변하는 강우에 대해 강우 지속시간 및 강우 강도 변화에 따른 해석을 수행하여
초기수위 변동 및 사면내에 분포하는 포화대를 찾을 수 있습니다.