Risk Assessment of Slopes using Failure Probability in Korean Railways

파괴확률을 이용한 철도절개면의 위험도 평가

  • 김현기 (한국철도기술연구원 궤도토목연구본부) ;
  • 김수삼 (한양대학교 건설환경시스템공학과)
  • Published : 2008.04.30

Abstract

Abstract Infiltration of rainfall that may lead to reduce resistance force due to reduction of matric suction and to increase driving force due to increase of self weight makes the slope fail. There are many specifications to make slope stable based on factor of safety. Although result of slope stability analysis satisfy the specifications, slope failures triggered by rainfall are frequently occurred in reality because slope stability analysis cannot consider uncertainty of each soil properties. This is why conventional analysis has limitation and development of alternative method is needed. So it is suggested to adopt the reliability analysis rather than design based on factor of safety into designing safer structure. Through the evaluation of handicaps for the factor of safety based design, calculation of soil properties by site investigation, and reliability analysis considering distribution of each soil properties, distribution of failure probability in railway slope is obtained. Then, Risk assessment of slopes in Korean railway is executed from the results. Damage loss and incoming loss are considered as the loss. Using these results, it is possible to make proper countermeasure or efficient maintenance.

강우침투는 지반의 모관흡수력을 감소시켜 저항력의 감소를 유발하며, 자중 증가로 인하여 구동력의 증가를 발생시켜, 사면 붕괴를 발생시킨다. 각종 기준에서 제시된 안전율을 만족한다해도 강우에 의한 사면붕괴는 자주 발생하고 있으며, 막대한 사회적 손실을 발생시키고 있다. 이와 같은 사면붕괴 발생의 주요 원인중에 하나는 사면을 구성하는 토질정수에 대한 불확실성을 고려하지 못했기 때문이며, 이를 보완하기 위하여 신뢰성해석의 기법을 도입을 검토하였다. 신뢰성해석은 지반물성과 결과적 부산물인 안전율의 확률분포특성을 고려할 수 있는 장점이 있으며, 결과물로 산출되는 파괴확률을 위험도관리에 확장하여 적용할 수 있다. 본 연구에서는 철도사면 8개소에 대하여 각종 기준에서 제시하고 있는 기준을 적용하여 신뢰성해석을 시행한 후 그 결과를 분석하였으며, 철도영업선에 대한 손실을 고려하여 철도사면의 위험도관리가 정량적으로 시행될 수 있음을 보였다.

References

  1. 건설교통부(2004), '국도건설공사 설계실무요령'
  2. 김형배, 이승호(2002), '실용적인 확률론적 사면안정해석 기법 개발', 한국지반공학회논문집 제18권, 5호, pp. 271-280
  3. 박용원, 김갑래, 여운관(1993), '1991년 용인-안성 지역 산사태 연구', 한국지반공학회지, 제9권, 제4호, pp.103-116
  4. 사공명(2004), '강우로 인한 사면의 안정성 평가', 한국철도학회 추계학술발표회 논문집 CD
  5. 송평헌, 김연희, 이춘석, 배규진(2004), '강우시 사면안정 해석기법에 관한 연구', 지반공학회 창립20주년 기념 지반구조물 설계/시공 사례집, pp. 471-480
  6. 철도청(1999-2003), '철도사고 사례집'
  7. 철도청(1980-2003), '철도통계연보'
  8. 한국도로공사(1996), '도로설계실무편람'
  9. 한국도로공사(1996), '도로설계실무편람'
  10. 한국철도기술연구원(2004), '철도절개면 안정성 평가 및 대책방안 연구'
  11. Fredlund, D. G et al. (1972), 'Statistical Geotechnical Properties of Glacial Lake Edmonton Sediments', in Statistics and Probability in Civil Engineering. HongKong Univ. Press
  12. Hammitt, G. M. (1966), 'Statistical Analysis of Data from a Comparative Laboratory Test Program Sponsored by ACIL', Miscellaneous Paper 4-785, U.S. Army Engineering waterways Experi- ment Station, Corps of Engineers
  13. Lumb, P. (1966), 'The Variability of Natural Soils', Canadian Geotechnical Journal, Vol. 3, No. 2, pp. 74-97 https://doi.org/10.1139/t66-009
  14. Mostyn, G. R., and Li, K. S. (1993), 'Probabilistic Slope Stability State of Play' Conf. on Probabilistic Methods in Geotechnical Eng. Li and Lo(eds.), Balkema, Rotterdam, The Netherlands, pp.89-110
  15. Padilla, J. D. et al. (1974), 'Settlement of Structures on Shallow- Foundation, A Probabilistic Analysis', Res. Rep. R74-9, MIT, Cambridge, Mass
  16. Schultze, E. (1972), 'Frequency Distribution and Correl ations of Soil Properties', Proc. of the 1'st Interna tional Conference on Application of Statistics and Probability to Soil and Structural Engineering, Vol. 1, pp. 371-387