사면의 기하학적 증폭특성을 고려한 지진시 산사태 예측기술개발 I : 지진시 서울지역 산사면의 기하학적 증폭 특성 분석

Abstract

지진발생으로 인한 산사태에 대한 피해를 줄이기 위해 산사태 재해도에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 지진시 산사태 재해도는 Newmark 변위법을 통해 안전성을 평가하며 이때 최대지반가속도는 내진설계기준에 제시된 수평지반에 대한 지진계수를 적용한다. 그러나 국내 산사면은 경사진 암반층 위에 얇게 토층이 피복된 특징을 갖고 있기 때문에 수평지반의 지진계수를 적용하는 것은 적절하지 않다. 본 연구에서는 국내 산사면 맞춤형 증폭계수를 도출하기 위하여 서울의 일부지역 산사면을 대상으로 비선형 동적해석을 수행하였으며 이에 대한 증폭계수를 도출하였다. 증폭계수는 산사면 파괴토체의 파괴면에서 작용하는 수직 및 전단 응력에 토체의 질량을 나누어서 계산된 등가 가속도 시간이력으로부터 도출되었다. 계산된 증폭계수는 토층이 두껍고 사면경사가 완만할수록 큰 것으로 나타났으며, 수평지반의 증폭계수에 비하여 약 30% 작은 것으로 나타났다. 결론적으로 본 연구에서 제시된 증폭계수를 적용하는 것이 보수적인 기존의 방법에 비하여 합리적인 것으로 판단된다. 본 연구에서 계산된 증폭계수는 동반논문에서 산사태 재해도 도출에 적용되었다. Research on seismic mountain slope stability hazard map is widely being pursued in order to reduce the hazard induced by earthquakes. The hazard maps use the Newmark sliding block analysis, which in turn uses the peak ground acceleration estimated from the seismic design code. The seismic coefficients are developed to represent the amplification characteristics of horizontally layered soil profiles. However, it is not appropriate to apply such coefficients considering that typical mountain slopes in Korea have inclined bedrock parallel to the slope surface, and the soil layer thinly covers the slope. In this study, a series of nonlinear dynamic analyses are performed to derive the amplification factors of mountain slopes in Seoul. The amplification factors are calculated from the normal and shear stresses acting on the failure surface, from which the equivalent acceleration time history is derived. The calculated amplification factors are shown to be approximately 30% lower than the seismic coefficients of horizontally layered soil profiles. It is therefore concluded that use of the seismic coefficients given in the seismic code will result in very conservative estimate of the ground motion, and that use of the recommended factors are more realistic. The factors derived in this paper are used to develop slope hazard maps in the companion paper.