양호한 연속체 암반사면의 예비 판정기준 설정 연구

김형민; 이수곤; 이벽규; 우재경

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자료유형: 학술저널

저자정보: 김형민 (서울시립대학교 대학원 토목공학과) 이수곤 (서울시립대학교 토목공학과) 이벽규 ([주]지오메카이엔지) 우재경 ([주]제일엔지니어링)

저널정보: 대한지질공학회 The Journal of Engineering Geology 지질공학 제29권 제2호

발행연도: 2019.1

수록면: 85 - 97 (13page)

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암반으로 구성되어 있는 급경사($65{\sim}80^{\circ}$) 암반사면들이 장기간 안정한 상태로 유지되고 있는 것을 관찰할 수 있다. 이와 유사한 지반상태로 이루어진 굴착 암반사면에서 불연속구조가 비탈면의 안정성에 유리한 방향으로 분포하고 있는 경우에는 발파암 경사기준인 1 : 0.5 ($63^{\circ}$)보다 급한 경사를 적용할 수 있을 것이다. 비탈면 설계기준의 경사 결정 과정에서 급경사로 적용할 수 있는 예비 암반조건이 정량적으로 설정되어 있으면 설계 실무측면에서 지침으로 활용할 수 있을 것이다. 이 연구에서는 상기 암반을 양호한 연속체 암반으로 정의하고, 양호한 연속체 암반조건에 대해 공학적인 준거를 제공할 목적으로 범용적인 RMR, SMR, GSI 분류를 활용하여 정량적인 설정기준 범위를 제안하고자 하였다. 연구방법으로는 다음과 같다. 암석종류별로 급경사 $65{\sim}80^{\circ}$)에서 안정한 비탈면을 연구 대상으로 선정하고, Face mapping 결과를 반영하여 RMR과 SMR 및 GSI 분류하였다. Hoek-Brown 파괴기준을 활용하여 산정된 강도정수를 현 상태의 암반사면 안정해석에 적용하여 나타난 결과를 검토하였다. 급경사로 안정하게 유지되는 지반조건으로서 예비기준의 타당성을 검증하기 위한 것이다. 상기 연구방법으로 분석 검토한 결과, 양호한 연속체 암반비탈면은 Basic RMR ${\geq}50$ (퇴적암에서는 45), GSI SMR ${\geq}45$로 설정할 수 있을 것으로 분석되었다. 한계평형 해석의 안전율은 Fs = 14.08~67.50 (평균 32.9)이고, 유한요소해석의 변위는 0.13~0.64 mm (평균 0.27 mm)이다. 이는 급경사($65{\sim}80^{\circ}$)로 오랜 기간 동안 안정하게 유지되고 있는 양호한 연속체 암반사면의 안정성을 정량적으로 표현하고 확인하는 결과로 볼 수 있다. 양호한 연속체 암반사면에 대한 암반기준 설정범위는 자료가 축적되면 좀 더 세부적인 설정기준을 확립할 수 있을 것이고 추후 연구과제이기도 하다. 1 : 0.1~0.3의 급경사에서도 안정할 경우에, 해외 설계기준 및 사례를 참고하여 급경사의 상한 기준을 1 : 0.3으로 설계하면 경제성과 친환경성을 확보하는 이점이 있게 된다. 또한 굴착기술과 식생기술 발달 및 다양한 친환경적 사면 설계기법으로 급경사에 따른 심리적 불안감과 급격한 지반이완을 극복할 수 있을 것이다.

It can be observed that steep slopes ($65^{\circ}$ to $80^{\circ}$) consist of rock masses were kept stable for a long time. In rock-mass slopes with similar ground condition, steeper slopes than 1 : 0.5 ($63^{\circ}$) may be applied if the discontinuities of rock-mass slope are distributed in a direction favorable to the stability of the slope. In making a decision the angle of the slope, if the preliminary rock mass conditions applicable to steep slope are quantitatively setup, they may be used as guidance in design practice. In this study, the above rock mass was defined as a good continuum rock mass and the quantitative setup criterion range was proposed using RMR, SMR and GSI classifications for the purpose of providing engineering standard for good continuum rock mass conditions. The methods of study are as follows. The stable slope at steep slopes ($65^{\circ}$ to $80^{\circ}$) for each rock type was selected as the study area, and RMR, SMR and GSI were classified to reflect the face mapping results. The results were reviewed by applying the calculated shear strength to the stable analysis of the current state of rock mass slope using the Hoek-Brown failure criterion. It is intended to verify the validity of the preliminary criterion as a rock mass condition that remains stable on a steep slope. Based on the analysis and review by the above research method, it was analyzed that a good continuum rock mass slope can be set to Basic RMR ${\geq}50$ (45 in sedimentary rock), GSI and SMR ${\geq}45$. The safety factor of the LEM is between Fs = 14.08 and 67.50 (average 32.9), and the displacement of the FEM is 0.13 to 0.64 mm (average 0.27 mm). This can be seen as a result of quantitative representation and verification of the stability of a good continuum rock mass slope that has been maintained stable for a long period of time with steep slopes ($65^{\circ}$ to $80^{\circ}$). The setup guideline for a good continuum rock mass slope will be able to establish a more detailed setup standard when the data are accumulated, and it is also a further study project. If stable even on steep slopes of 1 : 0.1 to 0.3, the upper limit of steep slopes is 1 : 0.3 with reference to the overseas design standards and report, thus giving the benefit of ensuring economic and eco-friendlyness. Also, the development of excavation technology and plantation technology and various eco-friendly slope design techniques will help overcome psychological anxiety and rapid weathering and relaxation due to steep slope construction.

#연속체 암반사면 #급경사 암반사면

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이벽규

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