습윤전선의 전이영역 길이에 따른 사면 안전율 비교·분석

정은수1*, 봉태호1, 변지섭1, 이시은1

(1충북대학교 산림학과)

Comparison and Analysis of the Landslide Factor of safety according to the length of the transition zone of the wetting front

Eunsoo Jeong1*, Taeho Bong1, Jiseop Byeon1, Sieun Lee1

(1Department of Forest Science, Chungbuk National University)

요약: 강우는 산사태의 주요 외적 요인으로 작용하며, 지반에 침투하여 토양의 습윤 영역 및 건조 영역의 경계면인 습윤전선의 하강으로 이어지게 된다. 이는 상부 지반 포화에 따른 응력 증가 및 간극수압 증가로 인한 전단강도의 저하로 이어져 산사태 발생 기작으로 작용하게 된다. 따라서 강우침투로 인한 토층 내 함수비의 변화 및 습윤전선의 이동을 예측하는 연구가 진행되어왔으며, 강우 침투에 따른 침투능, 누적 침투량에 대한 연구들이 발전해왔다. 하지만 기존 침투모델의 경우 습윤전선을 상부 포화 층 및 하부 초기 함수비로 나누어진 연직 피스톤흐름으로 예측하여 실제 지반과 다른 거동을 나타내게 된다. 따라서 본 연구에서는 습윤전선의 전이영역을 고려한 무한사면 안정해석을 통해 전이영역에 따른 깊이별 안전율의 변화를 파악하였다. 이를 위하여 습윤전선의 형태는 Sigmoid 형태로 가정하였으며, 전이영역이 증가함에 따라 시간에 따른 안전율 변화를 비교·분석하였다. 결론적으로 전이영역이 짧은 경우 특정 시간이 지난 후 급격하게 안전율이 감소가 발생하는 것으로 나타났으며, 전이영역의 길이가 증가할수록 시간에 따른 안전율이 점진적으로 감소하는 형태로 나타났다.

Abstract: Rainfall is a major external factor in landslides, as it infiltrates the ground and causes the wetting front, the boundary between wet and dry soil zones, to descend. This reduces shear strength due to increased stress from upper soil layer saturation and elevated pore water pressure, ultimately triggering landslides. Studies have focused on predicting changes in soil moisture content, wetting front movement, infiltration capacity, and cumulative infiltration. However, existing infiltration models predict vertical piston flow, dividing the wetting front into an upper saturated layer and a lower layer with initial moisture content, which deviates from actual ground behavior. This study analyzes the effects of the transition zone of the wetting front on depth-dependent changes in the factor of safety through infinite slope stability analysis. For this purpose, the shape of the wetting front was assumed to follow a Sigmoid function, and the temporal changes in the factor of safety were compared and analyzed as the length of the transition zone increased. In conclusion, it was found that a longer transition zone resulted in a gradual decrease in the factor of safety over time, while a shorter transition zone led to a rapid decrease in the factor of safety after a certain period.

사사: 이 성과는 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 연구임(No.2022R1A2C4002583).