수치해석을 통한 앵커의 긴장력과 사면 안전율의 상관관계 도출

• 영문명: Evaluation of Relationship between Tensile Force of Anchor and Safety Factor of Slope through Numerical Analysis
• 발행기관: 한국방재학회
• 저자명: 김영상 이철주 성현종 Kim, Young Sang Lee, Cheol-Ju Sung, Hyun-Jong
• 간행물 정보: 『2. 한국방재학회 논문집』13권5호, 103~110쪽, 전체 8쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2013.10.31

국문 초록

최근 기후변화로 발생하는 이상강우에 의한 지하수위의 상승은 사면보강을 위해 설치한 앵커의 초기 긴장력의 증가를 유발시킬 수 있다. 한편 사면의 국부적 파괴나 낙석 등으로 인한 앵커 두부(head)의 예기치 못한 손상은 긴장력 상실로 이어져 앵커로 보강된 사면의 안정성을 저하시키는 주된 요인이 될 수 있다. 이와 같은 앵커 긴장력의 변화는 사면의 안정성에 매우 직접적으로 영향을 미치지만 현재의 기술은 앵커 긴장력의 존재 유무만을 간단히 확인하거나 단기간의 긴장력 변화를 측정할 수 있는 기술만이 있을 뿐 영구사면과 같이 장기간 앵커의 긴장력 변화와 사면의 안정성에 대한 직접적이고 효과적인 모니터링 방법은 찾아보기 어렵다. 본 연구에서는 장기간의 앵커 긴장력 모니터링이 가능하도록 개발된 광섬유 센서 내장형 텐던을 이용하여 사면의 안정성을 직접 평가할 수 있도록 초기 긴장력 감소 및 증가와 사면 안전율의 상관관계에 대하여 수치해석적 검토를 수행하였다. 앵커가 시공되어 있는 실제 사면의 사례에 대한 한계평형해석 및 3차원 유한요소해석을 실시하여 사면에 설치된 앵커의 긴장력 변화와 사면 안전율(factor of safety) 변화에 대한 검토를 수행한 결과, 지하수위 상승으로 인한 앵커 긴장력의 증가는 사면 안전율의 비선형적 감소를 동반하며 일정 수준 이하의 앵커 긴장력 감소는 선형적 사면 안전율 감소를 동반하는 것으로 나타났다.

영문 초록

Main reasons making the slope reinforced with anchors unsafe are rise of ground water table due to heavy rainfall and sudden reduction of initial tensile force due to damage of anchor head. In this research, numerical analysis was carried out to evaluate the safety of slope reinforced by anchors from the monitoring result of tensile force. Limit equilibrium analysis and 3D finite element analysis were carried out to model the sudden reduction of initial tensile force and increase of tensile force due to soil movement, which was caused by rise of ground water table. From the numerical analysis, it was found that the increase of tensile force due to rise of ground water table comes with nonlinear decrease of safety factor and reduction of initial tensile force due to damage of anchor head accompanied with linear decrease of safety factor. From the results, it can be concluded that safety of the slope can be evaluated indirectly by monitoring the tensile force of anchor using FBG sensor embedded tendon.

키워드

앵커 긴장력 모니터링 사면 안전율 수치해석 Anchor Reinforcing Force Monitoring Safety factor of slope Numerical analysis