지상라이다를 이용한 확률론적 해석기법 기반의 운동학적 안정성 해석

Probabilistic Kinematic Analysis of Rock Slope Stability Using Terrestrial LiDAR

운동학적 분석은 암반사면 내에 존재하는 불연속면의 방향과 사면 방향 사이의 상관관계에 대한 분석을 통해 사면의 안정성을 파악하는 기법으로 본 연구에서는 지상라이다를 활용하여 암반사면으로부터 다수의 불연속면 자료를 획득하고 이를 활용하여 운동학적 분석을 수행하였다. 특히 본 연구에서는 지상라이다로부터 획득된 불연속면 방향성 자료의 확률특성을 파악하였으며 확률밀도함수인 Fisher 함수를 이용하여 방향자료를 생성하고 확률론적 분석을 수행하였다. 그리고 이러한 결과를 실제 현장으로부터 획득한 방향자료를 활용하여 분석을 수행한 확률론적 해석 결과와 비교해 보았다. 분석 결과 Fisher 함수로부터 생성된 자료를 활용한 확률론적 분석 결과와 현장자료를 활용한 확률론적 해석 결과는 값의 차이를 보이기는 하지만 유사한 결과를 도출하였다. 따라서 지상라이다 등과 같은 방법을 활용하여 충분한 방향성 자료가 제공되는 경우 확률밀도함수로부터의 방향자료 생성 없이 현장자료를 활용한 분석이 가능할 것으로 판단된다. 또한 본 연구에서는 확률론적 해석기법의 결과를 기존의 해석방식인 대표방향을 이용한 결정론적 해석기법과 비교해 보았다. 분석 결과 확률론적 해석 결과와 결정론적 해석 결과는 거의 유사하게 해석되었으며 이는 절리군내의 분산이 그리 크지 않아 확률론적 해석 결과와 결정론적 해석 결과가 유사한 것으로 판단된다.

Kinematic analysis determines the stability of rock slope by analyzing the relationship between the slope face orientation and the discontinuity orientation. In this study, terrestrial LiDAR was used to obtain a large amount of discontinuity orientation data and then, the probabilistic characteristics of the orientation data obtained using terrestrial LiDAR were analyzed. Subsequently, the probabilistic kinematic analysis was carried out using the discontinuity orientations generated randomly from Fisher function in Monte Carlo simulation. In addition, the probabilistic kinematic analysis was also performed using the actual orientation data obtained from the terrestrial LiDAR to compare their results. Consequently, the results of both probabilistic analyses showed similar results. Therefore, if sufficient orientation data are provided by other means such as terrestrial LiDAR, the probabilistic analysis will show reasonable results using the actual field data without randomly generating orientation data. In addition, the deterministic kinematic analysis was also carried out using representative orientation of discontinuity sets. The analysis result of the probabilistic analysis showed similar results with the deterministic analysis because the dispersion of the discontinuity orientations in a joint set is not large.