사면 (토질역학)

사면(斜面, slope)은 경사면을 뜻한다. 활동하는 토층의 깊이에 따라 유한 사면과 무한 사면으로 나눈다.

분류 
 유한 사면(finite slope) : 활동하는 토층 깊이가 사면 높이에 비해 큰 사면
 단순 사면 : 사면의 꼭대기나 사면의 끝부분이 평형을 이루는 사면
 직립 사면 : 연직으로 절취된 사면
 무한 사면(infinite slope) : 활동하는 토층 깊이가 사면 높이에 비해 작은 사면

사면의 안정 해석법

종류 
 질량법 : 사면을 형성하는 흙이 균질한 경우 사용
 의 사면 안정 해석(질량법)
 마찰원법(friction circle method)
 절편법(분할법; slice method) : 사면을 형성하는 흙이 비균질인 경우 사용. 절편의 양쪽에 작용하는 연직방향 합력은 0이라고 가정한다.
 Fellenius 방법( 해석법)
 Bishop 방법( 해석법)

절편법(분할법)

Fellenius 방법( 해석법) 
 공극 수압을 고려하지 않는 전응력 해석법이다.
 Bishop 방법에 비해 계산이 간편하다.
 사면의 단기 안정 분석에 적합한 해석법이다.

Bishop 방법( 해석법) 
 공극 수압을 고려하는 유효 응력 해석법이다.
 계산이 복잡하다.
 사면의 장기 안정 분석에 적합한 해석법이다.

직립 사면의 안정 
를 한계고라 하고, H를 사면고(사면의 높이)라 할 때, 직립사면의 안전율은

무한 사면의 안정

안전율 
안전율을 라 할 때, 각각의 경우 무한 사면의 안전율은 다음과 같다. S는 전단 강도, 는 전단 응력, c'은 점착력, u는 공극 수압, 은 내부 마찰각, i는 사면의 경사각, z는 활동층의 연직 깊이이다.
 전단 강도에 대한 안전율

 지표면까지 포화된 경우(일반적인 흙)

 지표면까지 포화되고, c'=0인 경우(사질토의 경우)

 지하수면이 지표면 아래에 있고, c'=0인 경우(사질토의 경우)

사면안정 공법 
구조물을 설치하여 사면안전율을 높이는 방법에는 다음이 있다.

 돌 쌓기, 돌 붙이기
 콘크리트 블록 쌓기, 콘크리트 블록 붙이기
 콘크리트 격자블록
 soil nailing
 anchor 공법

각주

참고 문헌 
 

토질역학