knowledge(안정성평가): 상용 사면안정 SW 기능·검증예제 및 지반물성치 원문 근거 추가 (351)

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+# 상용 사면안정 해석 프로그램 기능·결과 표시·보고서 구성 및 공개 검증 예제
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+## 1. 개요 및 조사 목적
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+- **조사 목적**: Aislo 안정성평가(해석) 라이선스 모듈의 기능 구성, 탐색 알고리즘, 결과 시각화(임계면·등안전율·절편력), 설계보고서 자동 출력 포맷, 그리고 자체 엔진(2D/3D LEM) 교차 검증용 공개 벤치마크 예제(Verification Manual) 스펙을 확보하기 위함임.
+- **조사 대상**:
+  1. **Rocscience Slide2** (2D 한계평형해석 글로벌 표준)
+  2. **Rocscience Slide3** (3D 한계평형해석 글로벌 표준)
+  3. **GeoStudio SLOPE/W** (Seequent, 침투 SEEP/W·응력 SIGMA/W 연동 표준)
+  4. **MIDAS SoilWorks / GTS NX** (국내 도로·철도·단지 토목 실무 다수 채택)
+  5. **Fine Software GEO5 Slope Stability** (유럽·실무 설계보고서 일체형 표준)
+  6. **Bentley PLAXIS LE (구 SoilVision SVSlope)** (2D/3D 다중 탐색·불포화 침투 특화)
+  7. **국내 임도·도로 비탈면 안정성 검토 실무 보고서 표준 목차 및 출력 항목**
+- **작성 원칙**: 각 소프트웨어별 공식 매뉴얼(User Guide, Theory Manual, Verification Manual) 및 국내 실무 기준에 근거하여 **해석 방법 · 탐색 방식 · 지하수/하중/보강 입력 · 결과 화면 · 보고서 구성 · 공개 검증 예제(입력 제원 및 기대 안전율)**를 원문 수치 그대로 정리함.
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+## 2. 상용 사면안정 프로그램 6종 상세 기능 비교
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+### 2.1 종합 비교 매트릭스
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+| 구분 | Rocscience Slide2 | Rocscience Slide3 | GeoStudio SLOPE/W | MIDAS SoilWorks | Fine GEO5 Slope Stability | Bentley PLAXIS LE (SVSlope) |
+| :--- | :--- | :--- | :--- | :--- | :--- | :--- |
+| **차원** | 2D 단면 | 3D 지형·지층 (Column) | 2D (3D 별도 모듈) | 2D 단면 (3D는 GTS NX) | 2D 단면 | 2D / 3D 통합 |
+| **주요 한계평형법 (LEM)** | Ordinary(Fellenius), Bishop, Janbu(간편/보정), Spencer, GLE/M-P, Corps of Engineers #1/#2, Lowe-Karafiath, Sarma(연직/비연직) | 3D Bishop, 3D Janbu, 3D Spencer, 3D GLE/M-P | Ordinary, Bishop, Janbu, Spencer, Morgenstern-Price, GLE, Corps #1/#2, Lowe-Karafiath, Sarma, 유한요소 응력기반(SIGMA/W 연동) | Fellenius, Bishop, Janbu, Spencer, Morgenstern-Price, + 유한요소 강도감소법(SRM) 내장 | Bishop, Fellenius/Petterson, Spencer, Janbu, Morgenstern-Price, Shahunyants, ITFM | Bishop, Janbu, Spencer, GLE/M-P, Corps #1/#2, Lowe-Karafiath, Sarma, Kulhawy(FEM 응력) |
+| **원호 탐색 (Circular)** | Grid Search(격자+반경 증분), Slope Search(비탈면 출입점), Auto Refine Search(영역 분할 적응형) | Ellipsoid(타원체) Cuckoo Search, Particle Swarm(PSO) | Entry and Exit(진입·이탈 구간 지정), Grid and Radius(격자 중심·접선 반경), Auto Locate | Grid Search(원호 중심 격자 + 반경 분할/접선), Auto Search(자동 격자 설정), 지정 원호/다각형 | Grid Search(격자 탐색), Optimization(자동 최적화 원호 탐색) | Grid & Tangent, Entry & Exit, Slope Search |
+| **비원호 탐색 (Non-Circular) 및 전역 최적화** | Block Search(약층/다각형), Path Search, Simulated Annealing, Cuckoo Search, Particle Swarm(PSO), **Surface Altering Optimization (SAO, 국부 곡면 변형 최적화)** | Ellipsoid + **Surface Altering Optimization (3D 자유 형상 활동면 변형)**, Multi-planar(다중 평면/쐐기) | Block Specified(블록 지정), Fully Specified, **Optimization (Monte Carlo 국부 절점 이동 최적화)** | 다각형(Polygonal) 활동면 탐색, 약층/파쇄대 통과 지정 탐색, SRM 소성전단변형률 집중대 자동 도출 | Polygonal Surface Optimization(다각형 꼭짓점 좌표 반복 이동 최적화) | Greco(Monte Carlo), Dynamic Programming, Cuckoo Search, Simulated Annealing |
+| **지하수 입력** | Water Table(지하수위선), Piezometric Line, $r_u$ 계수, Pore Pressure Grid(수압 격자), 내장 Steady/Transient FE Seepage | Water Surfaces(3D 수위면), $r_u$, Pore Pressure Grid(3D), RS3/정상류 침투 연동 | Piezometric Line, $r_u$, B-bar($\bar{B}$), Spatial PWP, **SEEP/W 정밀 부정류 강우침투 완전 연동** | 지하수위선(Water Level), 간극수압계수($r_u$), **강우침투 부정류 해석(Seepage) 수두 분포 직접 연동** | 지하수위선(Water Table), 피압수위선, $r_u$ 계수, 등수두선 격자 입력 | Water Table, Piezometric Surface, $r_u$, SVFlux(2D/3D 불포화 침투) 연동 |
+| **하중 및 지진** | 등분포/삼각형 분포하중, 선하중(Line Load), 유사정적 지진계수($k_h, k_v$), Newmark 변위법 | 면하중(Area Load), 선하중, 점하중, 유사정적 지진계수($k_h, k_v$) | Point Load, Surcharge(상재하중), Anchor Load, 유사정적($k_h, k_v$), QUAKE/W 동적 응력 연동 | 집중하중, 등분포/경사분포 상재하중, 유사정적 수평·수직 지진계수($k_h, k_v$) | 상재 띠하중(Surcharge Strip), 사다리꼴 하중, 선하중, 수평·수직 지진계수($k_h, k_v$) | Distributed Load, Point/Line Load, 유사정적 지진계수($k_h, k_v$) |
+| **보강재 (Support)** | Soil Nail, Ground Anchor(Tieback), Geosynthetic(토목섬유), Micro-pile, RSP(억지말뚝), Grouted Tieback, Launch Soil Nail | 3D 패턴 배열(Soil Nail, Tieback, Geosynthetic, Pile/Micro-pile), EVW(등가부피) | Nail, Tieback Anchor, Geosynthetic(Reinforcement), Pile/Dowel | 네일(Nail), 어스앵커(Anchor - 정착장/자유장 구분), 보강토 띠/지오그리드, 억지말뚝(Pile) | Nails, Prestressed Anchors, Geosynthetics(Reinforcement), Anti-slide Piles | Nail, Tieback, Geosynthetic, Pile/Micro-pile |
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+### 2.2 소프트웨어별 세부 특징 및 알고리즘 명세
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+#### (1) Rocscience Slide2 (2D)
+- **탐색 방식 상세**:
+  - **Grid Search**: 회전 중심 격자($N_x \times N_y$, 기본 $20 \times 20$)의 각 점에서 반경 증분(Radius Increment) 또는 슬립 한계 접선(Slope Limits)으로 원호를 생성함.
+  - **Slope Search**: 비탈면 어깨(Crest)와 기슭(Toe)에 진입(Initiation)·이탈(Termination) 구간을 지정하고 무작위 원호/비원호를 생성함.
+  - **Auto Refine Search**: 비탈면 표면을 따라 구간을 분할하여 반복 계산 후 안전율이 낮은 구간을 좁혀가며 탐색함.
+  - **Cuckoo Search / Particle Swarm Optimization (PSO)**: 메타휴리스틱 전역 최적화로 비원호 다각형 꼭짓점을 탐색함.
+  - **Surface Altering Optimization (SAO)**: 원호 또는 Cuckoo/PSO로 찾은 초기 임계 활동면의 제어점(Spline/Vertex)을 국부적으로 미세 이동시켜 안전율을 추가 최소화하는 후처리 최적화 기법임(일반 탐색 대비 $FS$가 $3\sim 10\%$ 더 낮고 현실적인 복합 곡면을 도출함).
+- **결과 화면 (Interpret)**:
+  - **Global Minimum & All Surfaces**: 최소 안전율 활동면(굵은 실선 + 회전 중심·반경·안전율 텍스트 박스) 및 안전율 필터 범위(예: $FS < 1.5$) 내 모든 활동면 색상 그라데이션 표시.
+  - **Safety Map (등안전율 컨투어 맵)**: 지반 내부 각 지점을 통과하는 최소 안전율을 색상 등고선 밴드(Red = 위험, Blue = 안전)로 비탈면 단면 위에 직접 중첩 표시함.Grid Search 시 격자 상단에도 최소 안전율 등고선(Grid Contour)을 표시함.
+  - **Slice Data & Free Body Diagram**: 임의 절편 클릭 시 해당 절편의 자중($W$), 저면 수직력($N$), 저면 전단저항력($S$), 간극수압($U$), 좌우 절편간 수평력($E_L, E_R$)·전단력($X_L, X_R$) 수치를 화살표 자유물체도로 표시하고, 수평 거리($x$)에 따른 절편 저면 응력·간극수압·절편간력 그래프를 출력함.
+  - **Probabilistic / Sensitivity Plot**: 지반물성 확률분포(정규·대수정규·삼각분포) 입력 시 Monte Carlo / Latin Hypercube 시뮬레이션으로 **파괴확률($P_f, \%$)**, **신뢰도지수(Reliability Index, $\beta$)**, 안전율 히스토그램 및 민감도 거미줄 그래프(Spider Plot)를 출력함.
+- **보고서 구성 (Report Generator / Info Viewer)**:
+  - 표지(프로젝트명·작성자·날짜) $\rightarrow$ 해석 요약(적용 기법·수렴 공차·절편 수·탐색 설정) $\rightarrow$ 방법별 최소 안전율 요약표 $\rightarrow$ 지층 물성치 표(색상 범례 포함) $\rightarrow$ 하중·보강재 제원표 $\rightarrow$ 단면 뷰(임계면·Safety Map 캡처) $\rightarrow$ 절편별 상세 계산표(Slice #1~$n$의 폭, 높이, 저면각 $\alpha$, 자중 $W$, 수직응력 $\sigma_n$, 간극수압 $u$, 전단강도 $\tau$) 순으로 구성됨.
+- **출처**:
+  - Slide2 User Guide Overview: `https://www.rocscience.com/help/slide2/documentation/slide2-model/slide2-overview`
+  - Slide2 Verification Manual PDF: `https://static.rocscience.cloud/assets/verification-and-theory/Slide2/Slide_SlopeStabilityVerification.pdf`
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+#### (2) Rocscience Slide3 (3D)
+- **해석 및 탐색 방식 상세**:
+  - 2D 절편(Slice)을 3D 연직 기둥(Column, 정사각형 격자)으로 확장하여 **3D Bishop, 3D Janbu, 3D Spencer, 3D GLE/M-P**를 동시 계산함.
+  - 초기 탐색은 3차원 타원체(Ellipsoid)를 대상으로 **Cuckoo Search** 또는 **Particle Swarm (PSO)**을 수행하고, 이후 **Surface Altering Optimization (SAO)**으로 타원체 표면을 비대칭 3D 스플라인 곡면으로 변형하여 실제 지층 경계·약층을 따르는 최소 안전율 곡면을 도출함.
+- **결과 화면**:
+  - 3D 지형/지층 메쉬 위에 3D 임계 활동체(Slip Volume, $\text{m}^3$), 미끄러짐 방향 화살표(Direction of Sliding Azimuth $\theta$), 표면 Safety Map(지표면 위 위험 영역 히트맵), 기둥(Column)별 저면 안전율·전단응력·수압 3D 컨투어, 임의 2D 단면 절단선(Section Cut)에서의 2D Slide2 연동 비교 화면을 제공함.
+- **출처**:
+  - Slide3 Verification Manual: `https://www.rocscience.com/help/slide3/verification-and-theory/verification-manuals`
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+#### (3) GeoStudio SLOPE/W (Seequent)
+- **해석 및 탐색 방식 상세**:
+  - **Entry and Exit (진입·이탈 구간 지정)**: 비탈면 상단 진입 구간(Entry Range, 적색 선)과 하단 이탈 구간(Exit Range, 녹색 선)을 마우스로 드래그 지정하고, 두 구간을 연결하는 분할점 수와 반경 접선 분할 수를 입력하면 직관적으로 수천 개의 원호를 자동 생성함(실무 엔지니어가 가장 선호하는 UI 방식임).
+  - **Auto Locate & Optimization**: 최소 안전율 원호를 찾은 뒤 활동면(Slip Surface)을 선분(Line Segments)으로 쪼개어 각 절점을 무작위 이동(Monte Carlo Walk)시켜 안전율이 낮아지는 방향으로 꺾인 비원호 곡선으로 최적화함.
+  - **SEEP/W · SIGMA/W 연동**: 동일 파일(`.gsz`) 내에서 SEEP/W 부정류 강우침투 해석의 시간대별($t = 0, 6, 12, 24, 48\text{ hr}$) 간극수압 수두와 SIGMA/W 유한요소 응력해석 결과를 그대로 받아 시간대별 안전율 변화 곡선($FS$ vs. Time)을 계산함.
+- **결과 화면**:
+  - **Slip Surface Color Map & Safety Map**: 지정 개수(예: 하위 100개) 위험 활동면 다발 또는 Safety Map 컬러 밴드를 표시함.
+  - **View Slice Information**: 개별 절편 선택 시 상세 Free Body Diagram과 힘 다각형(Force Polygon Closure — 절편에 작용하는 모든 힘 벡터가 닫히는지 시각적으로 검증하는 다이어그램)을 함께 보여줌.
+  - **Draw Graph**: 활동면 거리($x$)별 Base Normal Stress, Pore-Water Pressure, Mobilized Shear, Slice Shear/Normal Force 그래프를 제도함.
+- **출처**:
+  - SLOPE/W Verification Manual: `https://www.seequent.com/products-solutions/geostudio/slope-w/`
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+#### (4) MIDAS SoilWorks (비탈면 모듈) / GTS NX
+- **해석 및 탐색 방식 상세**:
+  - 국내 설계 엔지니어링사에서 도로·택지·임도 실시설계 시 가장 널리 사용하는 패키지 중 하나임.
+  - **한계평형법(LEM) + 유한요소 강도감소법(SRM) 하이브리드**: 동일 모델에서 LEM(Bishop, Janbu, Spencer, M-P)과 2D 유한요소 SRM(Strength Reduction Method)을 동시에 수행하여 LEM 임계원호와 SRM 최대 전단변형률 집중대(Shear Strain Contour)를 겹쳐 비교할 수 있음.
+  - **강우침투 연성 해석**: 산림청·국토부 우기 시 설계기준(예: 100년 빈도 강우강도 $I$, 지속시간 $24\sim 48\text{ hr}$ 적용 부정류 침투해석 후 시간대별 최소 안전율 산정) 워크플로우가 한국 설계기준에 맞춰 템플릿화되어 있음.
+- **결과 화면 및 보고서**:
+  - 건기·우기·지진 시 조건별 최소 안전율 및 허용안전율(KDS 기준값自动 대조: 건기 $1.5$, 우기 $1.2\sim 1.3$, 지진 $1.1$) 판정 결과(`O.K.` / `N.G.`)를 한눈에 표시함.
+  - **Excel / Word 국문 계산서 자동 출력**: 국내 감리·심의 제출 양식에 맞춘 국문 구조계산서(단면도, 지반정수표, 탐색 격자 최소안전율표, 임계활동면 절편 계산표, 쏘일네일/앵커 소요 저항력 및 간격 검토표)를 원클릭으로 생성함.
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+#### (5) Fine Software GEO5 Slope Stability
+- **해석 및 탐색 방식 상세**:
+  - 유럽(Eurocode 7)·미국(LRFD)·표준 안전율(ASD) 설계법을 모두 지원하며, 원호(Bishop, Fellenius, Spencer, Janbu, M-P)와 다각형 비원호(Spencer, Janbu, M-P, Sarma) 최적화를 탑재함.
+  - 다단계 시공(Stage Construction: 원지반 $\rightarrow$ 1단 절토 $\rightarrow$ 네일 시공 $\rightarrow$ 2단 절토 $\rightarrow$ 성토 재하)을 하나의 파일 내 Stage 탭으로 연속 관리함.
+- **보고서 구성**:
+  - 별도 후처리 없이 프로그램 하단에 실시간으로 구조계산서 미리보기가 갱신되며, 회사 로고·머리글·단면 스케일 도면·수식 대입 과정이 포함된 PDF/RTF 보고서를 즉시 출력함.
+- **출처**:
+  - GEO5 Slope Stability Verification Manual: `https://www.finesoftware.eu/verification/slope-stability/`
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+#### (6) Bentley PLAXIS LE (구 SoilVision SVSlope)
+- **해석 및 탐색 방식 상세**:
+  - 2D/3D 한계평형해석에서 가장 다양한 비원호 탐색 알고리즘(Greco Monte Carlo, Dynamic Programming, Cuckoo Search, Entry & Exit, Slope Search, Auto-Refine)을 보유함.
+  - 불포화 지반역학(Fredlund & Rahardjo 모관흡수력 $\psi = u_a - u_w$, $\phi^b$ 모델)에 특화되어 있어 강우 시 표면 포화대 하강에 따른 천층 파괴(Shallow Failure)와 심층 원호 파괴를 단일 모델에서 정밀 모사함.
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+## 3. 국내 임도·도로 비탈면 실무 안정성 검토 보고서 표준 목차 및 출력 항목
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+국내 국도·지방도·임도 실시설계 및 산사태취약지역/사방사업 실시설계 시 제출하는 **「비탈면 안정성 검토 보고서(구조 및 수리계산서)」**의 표준 목차와 필수 출력 테이블 구성은 다음과 같음.
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+### 3.1 표준 보고서 목차 (7단계 구성)
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+1. **검토 개요 및 목적**
+   - 대상 구간 현황(노선명, 측점 STA. NO., 절토/성토 구분, 비탈면 최대 높이 $H$, 평균 경사 $1:n$, 소단 설치 단수 및 폭).
+   - 적용 설계기준 명시: 국토교통부 「건설공사 비탈면 설계기준(KDS 11 70 05)」, 산림청 「임도설계·시공 지침」 등.
+2. **해석 방법 및 기준 안전율 (Allowable Factor of Safety)**
+   - 적용 해석 기법 명시(예: 토사·풍화암 = Bishop 간편법 및 Janbu/Spencer법 병기, 암반 = 평사투영법 + 쐐기/평면/전도 한계평형해석).
+   - 상태별 기준 안전율 표 제시:
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+| 검토 조건 | 기준 안전율 ($FS_{\text{allow}}$) | 지하수위 및 하중 조건 적용 기준 (KDS 11 70 05 / 실무 기준) |
+| :--- | :---: | :--- |
+| **건기 시 (장기)** | $1.50$ 이상 | 시추조사 측정 지하수위 적용 |
+| **우기 시 (단기)** | $1.20 \sim 1.30$ 이상 | 지표면 포화(만수위) 또는 설계강우 부정류 침투해석 수두 분포 적용 |
+| **지진 시** | $1.10$ 이상 | 건기 시 지하수위 + 지진구역계수·재현주기에 따른 수평지진계수 $k_h = 0.5 \cdot S$ 적용 |
+| **단기 (시공 중)** | $1.10 \sim 1.20$ 이상 | 가설 상태 단기 조건 |
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+3. **설계 지반정수(물성치) 산정 및 입력 제원**
+   - 지층 구성(성토층, 붕적층, 풍화토, 풍화암, 연암, 경암) 및 각 층의 설계 지반정수 요약표:
+     - 단위중량($\gamma_t, \gamma_{\text{sat}}, \text{kN/m}^3$), 유효점착력($c', \text{kPa}$), 유효내부마찰각($\phi', ^\circ$), 투수계수($k, \text{cm/s}$, 침투해석 시).
+   - 산정 근거(현장 시추 N치 경험식, 실내 직접전단/삼축압축시험, 문헌 기준값 비교표) 병기.
+4. **지하수위 · 상재하중 · 보강재 입력 조건**
+   - 지하수위 조건(건기 시 측정수위, 우기 시 지표면 수위 또는 침투해석 결과도).
+   - 상재하중(임도/도로 노면 차량 활하중: 예 $q = 10.0 \sim 12.7\text{ kN/m}^2$).
+   - 보강재 적용 시 제원(쏘일네일/어스앵커 직경, 천공경, 설계 인장강도 $T_a$, 주면 마찰저항력 $\tau_{\text{bond}}$, 설치 각도 $\theta$, 수평·수직 간격 $S_h \times S_v$, 길이 $L$).
+5. **단면별 안정성 해석 결과 요약표 (무보강 vs. 보강)**
+   - 대표 단면(최대 절토고 단면, 불량 지질 단면, 구조물 인접 단면)별 해석 결과를 일람표로 제시함:
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+| 대표 단면 (측점) | 구분 (절/성토) | 비탈면 높이 $H$ (m) | 계획 경사 | 보강 여부 | 건기 시 $FS$ (기준 $1.5$) | 우기 시 $FS$ (기준 $1.2\sim 1.3$) | 지진 시 $FS$ (기준 $1.1$) | 종합 판정 |
+| :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: |
+| STA. 0+240 | 절토 | $14.5$ | $1:1.0$ | 무보강 | $1.32$ (N.G.) | $0.98$ (N.G.) | $1.04$ (N.G.) | **불안정 (보강 또는 경사완화 필요)** |
+| STA. 0+240 | 절토 | $14.5$ | $1:1.2$ | 경사완화 | $1.58$ (O.K.) | $1.26$ (O.K.) | $1.19$ (O.K.) | **안정 (O.K.)** |
+
+6. **해석 결과 단면도 (도면 캡처)**
+   - 각 조건(건기/우기/지진)별 **지층 단면 + 지하수위선 + 임계 활동면(원호 중심 $(X_c, Y_c)$, 반경 $R$, 최소 안전율 $FS_{\min}$ 표기) + 등안전율 분포(Safety Map)** 이미지.
+7. **부록 (절편별 상세 계산 내역서 — Slice Data Table)**
+   - 임계 활동면의 절편 번호($i = 1 \dots n$)별 폭($b_i$), 평균 높이($h_i$), 저면 경사각($\alpha_i$), 절편 자중($W_i$), 간극수압($u_i$), 저면 수직력($N_i$), 미끄러짐 구동력($W_i \sin\alpha_i$), 전단저항력($S_i = [c'_i l_i + (N_i - u_i l_i)\tan\phi'_i]$) 수치 테이블.
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+## 4. 공개 검증 예제 (Verification Manual Benchmark Problems)
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+자체 개발 사면안정 해석 엔진(2D/3D LEM)의 수치 정확도를 자동 회귀 테스트(Unit Test)로 검증하기 위해 **호주 ACADS(Association for Computer Aided Design) 국제 표준 벤치마크(Giam & Donald, 1989)** 및 **Rocscience Slide2 / Slide3 / GeoStudio SLOPE/W / GEO5 Verification Manual**에 공통 수록된 핵심 공개 검증 예제 5건을 정확한 입력 좌표·물성·기대 안전율과 함께 수록함.
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+### 4.1 검증 예제 #1: ACADS Problem 1(a) — 균질 단순 토사 사면 (Homogeneous Slope, No Pore Pressure)
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+- **출처**: Giam & Donald (1989), *Example Problems for Testing Soil Slope Stability Programs*, ACADS Report No. U255; Rocscience Slide2 Verification Manual Problem #1 (`Slide_SlopeStabilityVerification.pdf`); GeoStudio SLOPE/W Verification Manual; OpenGeoRock Benchmark.
+- **문제 설명**: 간극수압이 없는 단일 균질 토사 비탈면(높이 $10\text{ m}$, 경사 $2\text{H}:1\text{V}$, 경사각 $\beta = 26.565^\circ$)의 최소 안전율 탐색 문제임.
+- **외곽 경계 꼭짓점 좌표 (External Boundary Polygon, 단위: $\text{m}$)**:
+  - $(20, 20) \rightarrow (70, 20) \rightarrow (70, 35) \rightarrow (50, 35) \rightarrow (30, 25) \rightarrow (20, 25) \rightarrow (20, 20)$
+  - 비탈면 기슭(Toe): $(30, 25)$ / 비탈면 어깨(Crest): $(50, 35)$
+- **지반 물성치 (Mohr-Coulomb)**:
+  - 단위중량 $\gamma = 20.0\text{ kN/m}^3$
+  - 유효점착력 $c' = 3.0\text{ kPa}$
+  - 유효내부마찰각 $\phi' = 19.6^\circ$
+  - 지하수위: 없음 (Dry, $u = 0$)
+- **기대 안전율 (Expected Factor of Safety)**:
+
+| 해석 방법 | ACADS Referee (Giam & Donald, 1989) | Rocscience Slide2 | GeoStudio SLOPE/W | 허용 오차 범위 (회귀 테스트 기준) |
+| :--- | :---: | :---: | :---: | :---: |
+| **Bishop Simplified** | $1.000$ | $0.987$ | $0.988$ | $0.985 \sim 1.005$ |
+| **Janbu Corrected** | $1.000$ | $0.990$ | — | $0.980 \sim 1.005$ |
+| **Spencer** | $1.000$ | $0.986$ | $0.986$ | $0.985 \sim 1.005$ |
+| **GLE / Morgenstern-Price** | $1.000$ | $0.986$ | $0.986$ | $0.985 \sim 1.005$ |
+
+---
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+### 4.2 검증 예제 #2: ACADS Problem 1(b) — 인장균열 및 수압이 존재하는 균질 사면 (Tension Crack with Water)
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+- **출처**: Giam & Donald (1989) Problem 1(b); Rocscience Slide2 Verification Manual Problem #2.
+- **문제 설명**: 예제 #1과 동일한 기하 형상에서 점착력이 크고 마찰각이 작은 점성토 조건에 인장균열(Tension Crack)이 발생하고 균열 내부에 물이 가득 찬 조건임.
+- **외곽 경계 좌표 (단위: $\text{m}$)**:
+  - 예제 #1과 동일: $(20, 20) \rightarrow (70, 20) \rightarrow (70, 35) \rightarrow (50, 35) \rightarrow (30, 25) \rightarrow (20, 25)$
+- **지반 물성치 및 인장균열 조건**:
+  - 단위중량 $\gamma = 20.0\text{ kN/m}^3$, 점착력 $c' = 32.0\text{ kPa}$, 내부마찰각 $\phi' = 10.0^\circ$
+  - 인장균열 깊이 $z_c \approx 3.8\text{ m}$ (균열 내부 만수위 포화 조건, 지반 본체 내부 간극수압은 $0$)
+- **기대 안전율**:
+  - **ACADS Referee**: $1.650$
+  - **Slide2**: Bishop Simplified = $1.596$, Spencer = $1.592$, GLE/M-P = $1.592$, Janbu Corrected = $1.489$
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+### 4.3 검증 예제 #3: ACADS Problem 1(c) — 3개 지층 다층 사면 (Non-Homogeneous 3-Layer Slope)
+
+- **출처**: Giam & Donald (1989) Problem 1(c); Rocscience Slide2 Verification Manual Problem #3; GeoStudio SLOPE/W Verification Manual.
+- **문제 설명**: 전단강도가 서로 다른 3개 지층으로 구성된 다층 사면에서 다층 경계를 가로지르는 임계 활동면 탐색 능력을 검증하는 문제임.
+- **기하 형상 및 지층 경계 좌표 (단위: $\text{m}$)**:
+  - 외곽 경계: $(20, 20) \rightarrow (70, 20) \rightarrow (70, 35) \rightarrow (50, 35) \rightarrow (30, 25) \rightarrow (20, 25)$
+  - 상부/중간 지층 경계선 (Layer 1 / Layer 2): $(36, 28) \rightarrow (70, 28)$ (사면 경사면 $(36, 28)$에서 수평으로 우측 경계까지 연장)
+  - 중간/하부 지층 경계선 (Layer 2 / Layer 3): $(20, 23) \rightarrow (30, 25) \rightarrow (70, 23)$ (기슭 $(30, 25)$를 꼭짓점으로 완만히 경사진 경계)
+- **지층별 물성치 (단위중량은 전 지층 $\gamma = 19.5\text{ kN/m}^3$, 지하수위 없음)**:
+  - **Layer 1 (상부 사질토층)**: $\gamma = 19.5\text{ kN/m}^3$, $c' = 0.0\text{ kPa}$, $\phi' = 38.0^\circ$
+  - **Layer 2 (중간층)**: $\gamma = 19.5\text{ kN/m}^3$, $c' = 5.3\text{ kPa}$, $\phi' = 23.0^\circ$
+  - **Layer 3 (하부 점성토층)**: $\gamma = 19.5\text{ kN/m}^3$, $c' = 7.2\text{ kPa}$, $\phi' = 20.0^\circ$
+- **기대 안전율**:
+
+| 해석 방법 | ACADS Referee | Rocscience Slide2 | GeoStudio SLOPE/W |
+| :--- | :---: | :---: | :---: |
+| **Bishop Simplified** | $1.39 \sim 1.41$ | $1.405$ | $1.406$ |
+| **Spencer** | $1.39$ | $1.375$ | $1.380$ |
+| **GLE / Morgenstern-Price** | $1.39$ | $1.374$ | $1.384$ |
+| **Janbu Corrected** | — | $1.357$ | — |
+
+---
+
+### 4.4 검증 예제 #4: ACADS Problem 2(a) / Fredlund & Krahn (1977) — 지하수위 및 박층 약층을 포함한 복합 사면
+
+- **출처**: Fredlund & Krahn (1977), *Comparison of Slope Stability Methods of Analysis*, Canadian Geotechnical Journal, 14(3), 429–439; Slide2 Verification Manual Problem #4~#9; SLOPE/W Verification Manual.
+- **문제 설명**: 높이 $12.2\text{ m}$ ($40\text{ ft}$), 경사 $2\text{H}:1\text{V}$ 사면에 대해서 (Case 1) 단순 균질 건기, (Case 2) 하부 기반암 상단 박층 약층(Weak Layer) 포함, (Case 3) 간극수압계수 $r_u = 0.25$ 적용, (Case 4) 피압수위선(Piezometric Line) 적용 등 6가지 조건별로 6개 한계평형법의 안전율을 정밀 비교한 고전 표준 문제임.
+- **주요 제원 (SI 환산)**:
+  - 본체 토사(Soil 1): $\gamma = 18.84\text{ kN/m}^3$, $c' = 28.73\text{ kPa}$, $\phi' = 20.0^\circ$
+  - 하부 약층(Weak Layer, Soil 2): $\gamma = 18.84\text{ kN/m}^3$, $c' = 0.0\text{ kPa}$, $\phi' = 10.0^\circ$
+- **고전 기준 안전율 (Fredlund & Krahn, 1977 원문 vs. Slide2 / SLOPE/W)**:
+
+| Case 조건 | Ordinary (Fellenius) | Bishop Simplified | Spencer | Janbu Simplified | Morgenstern-Price |
+| :--- | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: |
+| **Case 1 (단순 원호, 건기)** | $1.928$ | $2.080$ | $2.073$ | $2.041$ | $2.076$ |
+| **Case 2 (약층 통과 비원호, 건기)** | — | $1.377$ | $1.373$ | $1.432$ | $1.378$ |
+| **Case 3 (원호, $r_u = 0.25$)** | $1.607$ | $1.766$ | $1.761$ | $1.735$ | $1.765$ |
+| **Case 4 (약층 통과 비원호, $r_u = 0.25$)** | — | $1.124$ | $1.118$ | $1.162$ | $1.124$ |
+| **Case 5 (원호, 피압수위선)** | $1.693$ | $1.834$ | $1.830$ | $1.827$ | $1.833$ |
+| **Case 6 (약층 통과 비원호, 피압수위선)** | — | $1.248$ | $1.245$ | $1.298$ | $1.250$ |
+
+---
+
+### 4.5 검증 예제 #5: Baligh & Azzouz (1975) / Hungr (1989) — 3D 구형·타원체 활동면 벤치마크 (Slide3 / Scoops3D 검증 예제)
+
+- **출처**: Baligh & Azzouz (1975), *End Effects on Stability of Cohesive Slopes*, J. Geotech. Eng. Div., ASCE; Hungr, Salgado & Byrne (1989); USGS Scoops3D Manual (Reid et al., 2015, Chapter 7 Verification); Rocscience Slide3 Verification Manual Problem #1~#2.
+- **문제 설명**:
+  1. **순수 점성토($\phi = 0, c > 0$) 3D 구형(Spherical) 활동면 엄밀해**: 닫힌 해석해(Analytical Solution) $F_{3\text{D}} = 1.402$ ($2\text{D}$ 원호 안전율 $F_{2\text{D}} = 1.323$ 대비 $F_{3\text{D}}/F_{2\text{D}} = 1.060$). Scoops3D 및 Slide3 모두 격자 해상도 세분화 시 $1.402 \pm 0.003$으로 수렴함.
+  2. **$c$-$\phi$ 복합 사면 (Zhang, 1988 / Slide3 Verification #2)**: 경사 $2\text{H}:1\text{V}$, 높이 $10\text{ m}$, $\gamma = 18.8\text{ kN/m}^3, c' = 29.0\text{ kPa}, \phi' = 20^\circ$ 사면에 장축 대 단축 비가 대칭인 3D 타원체 활동면을 적용할 때:
+     - **균질 건기 조건**: Zhang (1988) = $2.122$, Hungr et al. (1989) 3D Bishop = $2.13$, Slide3 3D Bishop = $2.128$, Scoops3D 3D Bishop = $2.135$.
+     - **하부 약층($c'=0, \phi'=10^\circ$) 포함 복합 타원체**: Zhang (1988) = $1.553$, Hungr (1989) = $1.62$, Slide3 3D Janbu = $1.54$, 3D Bishop = $1.60$.
+
+---
+
+## 5. Aislo 안정성평가 엔진 설계 시 핵심 시사점 요약
+
+1. **해석 및 탐색 기능 우선순위**:
+   - **해석법**: 토사/복합 비탈면은 **Bishop Simplified**(원호 표준)와 **Janbu Simplified/Corrected + Morgenstern-Price(또는 Spencer)**(비원호·복합파괴 표준)의 3종 조합이 국내외 실무 표준임.
+   - **탐색 UI 및 알고리즘**: 실무 엔지니어가 가장 직관적으로 쓰는 **Entry & Exit (진입·이탈 구간 지정 원호 탐색)**과 **Grid Search (중심 격자 + 반경 탐색)**를 기본 제공하고, 약층·다층 지반을 위해 **최소 원호의 국부 절점 이동 최적화(Monte Carlo / Surface Altering Optimization)**를 후처리로 결합하는 것이 계산 속도와 정확도 면에서 가장 효율적임.
+2. **결과 화면 필수 3요소**:
+   - 단면 위 **최소 안전율 임계면 + 회전중심/반경 박스**, 지반 내 위험 구역을 한눈에 보여주는 **등안전율 컬러 밴드(Safety Map)**, 그리고 개별 절편의 수렴성을 확인하는 **절편 자유물체도(Slice Free Body Diagram) 및 절편력 그래프**가 상용 SW의 공통 핵심 시각화 요소임.
+3. **자체 검증 자동화**:
+   - 4장에 수록한 **ACADS 1(a), 1(c), Fredlund & Krahn (1977) Case 1~6, 3D 구형/타원체 예제**의 좌표와 물성을 `resources/tester/` 단위 테스트 픽스처로 등록하면, 엔진 구현 즉시 상용 SW(Slide2, SLOPE/W, Slide3) 대비 소수점 둘째 자리($\pm 0.01$) 이내 일치 여부를 자동 검증할 수 있음.

resources/knowledge/original/안정성평가/07_지반물성치_원문근거.md

@@ -0,0 +1,190 @@
+# 지반물성치(단위중량·점착력·내부마찰각) 설계기준 및 실무편람 원문 근거
+
+## 1. 조사 목적 및 작성 원칙
+
+- **조사 목적**: Aislo 안정성평가(해석) 모듈에서 시추·실내시험 결과가 없는 예비·개략 검토 단계 또는 사용자 초기값(Default) 후보 설정을 위해, **풍화토 · 풍화암 · 연암 · 경암 · 성토 · 붕적토(퇴적토) · 절리면**의 **단위중량($\gamma_t, \gamma_{\text{sat}}$) · 점착력($c$) · 내부마찰각($\phi$)**에 관한 국내 공식 설계기준·편람·실무요령의 원문 표와 출처(문서명 · 판/연도 · 장/절/표 제목 · URL)를 수집·정리함.
+- **작성 원칙 (기술정보 DB 원칙 준수)**:
+  - 현행 법령·행정규칙(KDS 설계기준)과 공공기관 발간 편람(한국도로공사 「도로설계요령」·「도로설계실무편람」, 대한토목학회 「도로교시방서」, 서울특별시 「지반조사편람」, 국토교통부·한국시설안전공단 「건설공사 비탈면 설계기준 해설」)의 **인쇄된 원문 표**와 **N치·RMR 기반 경험식**을 명확히 구분하여 수록함.
+  - 본 문서는 원문 근거와 후보 범위를 제공하는 자료이며, **프로그램 기본값을 임의로 확정하지 않음**(개발 단계에서 사용자와 협의하여 선정함).
+
+---
+
+## 2. 현행 KDS 설계기준의 지반정수 산정 규정 확인 결과
+
+국내 현행 국가건설기준(KDS) 원문을 전수 대조한 결과, KDS 본문은 실내·현장시험을 원칙으로 규정하고 특정 지층의 고정 수치표를 본문에 직접 못박기보다 **관련 설계기준 해설서·도로설계요령·지반공학 문헌값을 참조**하도록 위임하고 있음.
+
+| 기준 코드 및 문서명 | 조항 / 위치 | 원문 규정 요지 |
+| :--- | :--- | :--- |
+| **KDS 11 70 05** 「비탈면 안정해석 및 설계기준」 (국토교통부, 2016/2020) | `3.2` 지반조사 및 시험 / `3.3` 비탈면 안정해석 | 흙 비탈면과 암반 비탈면의 강도정수($c', \phi'$)는 지반조사 및 실내·현장시험으로 결정함을 원칙으로 함. (구체적인 지층별 문헌 참고표는 모태 기준인 「건설공사 비탈면 설계기준 해설(2011/2016)」 및 「도로설계요령」에 수록됨) |
+| **KDS 11 44 00** 「공동구 설계기준」 (국토교통부, 2018 KS 부합화) | `4.1` 하중 `④ 토압` 나.(다) (로컬 파일 573행) | *"흙의 단위중량과 내부마찰각은 보링자료, 토질시험 값 등과 같이 지반조사 자료의 분석과 경험을 종합적으로 고려하며 실내 및 현장시험에 의하지 않았을 경우에는 책임기술자의 판단아래 지반공학적 근거에 입각한 관계식이나 구조물 기초 설계기준 등 관련 자료의 값을 참고로 사용할 수 있다."* |
+| **KDS 24 14 51** 「교량 하부구조 설계기준(한계상태설계법)」 (국토교통부, 2018) | `3.9.5.1` 일반사항 / `3.9.6.2` 하중 (로컬 파일 1922, 1946행) | 배면 뒤채움 토사 주동토압 계산 시 *"측정된 값이 없다면 사질토에 대하여 내부마찰각의 최댓값으로 $30^\circ$를 사용해도 된다"*, 보강토체 횡방향 힘 평가 시 *"삼축시험이나 직접전단시험으로 구한 값이 없다면, $34^\circ$로 가정된다(간편법 상한 $40^\circ$)"*고 규정함. |
+
+---
+
+## 3. 공공기관 설계편람·실무요령 수록 지반물성치 원문 표
+
+### 3.1 「도로설계요령 (제2권 토공 및 배수)」 — 토사(성토·자연지반·붕적토)의 개략적인 토질 정수표
+
+- **문서명**: 국토교통부 · 한국도로공사, **「도로설계요령 (제2권 토공 및 배수)」** (2009년 개정판 / 2020년 판), 제5장 비탈면 안정 및 제6장 토공, **표 〈토사의 개략적인 토질 정수〉** (동일 표가 국토교통부 「국도건설공사 설계실무요령」 토공편에 공통 수록됨).
+- **적용 대상**: **성토 재료(다짐 토사)** 및 **자연지반 토사 · 붕적토(퇴적토)**의 예비 설계 및 개략 안정성 검토.
+- **표 원문 (단위: SI 기준 $\text{kN/m}^3$, $\text{MPa}$ 및 $\text{kPa}$ 병기)**:
+
+| 종류 | 재료의 상태 (밀실도 / 연경도) | 단위중량 $\gamma_t$ ($\text{kN/m}^3$) | 내부마찰각 $\phi$ ($^\circ$) | 점착력 $c$ ($\text{MPa}$) | 점착력 $c$ 환산 ($\text{kPa}$) | 통일분류법 기호 (USCS) |
+| :--- | :--- | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: |
+| **자갈** | 밀실한 것, 입도 양호 | $20$ | $40$ | $0$ | $0$ | GW, GP |
+| **자갈** | 밀실치 않은 것, 입도 불량 | $18$ | $35$ | $0$ | $0$ | GW, GP |
+| **자갈섞인 모래** | 밀실한 것 | $21$ | $40$ | $0$ | $0$ | GW, GP |
+| **자갈섞인 모래** | 밀실치 않은 것 | $19$ | $35$ | $0$ | $0$ | GW, GP |
+| **모래** | 밀실한 것, 입도 양호 | $20$ | $35$ | $0$ | $0$ | SW, SP |
+| **모래** | 밀실치 않은 것, 입도 불량 | $18$ | $30$ | $0$ | $0$ | SW, SP |
+| **사질토** | 밀실한 것 (성토 다짐 / 조밀 자연지반) | $19$ | $30$ | $0.03$ 이하 | $30$ 이하 (비탈면 실무 $0\sim 15$) | SM, SC |
+| **사질토** | 밀실치 않은 것 (느슨한 자연지반 / **붕적토**) | $17$ | $25$ | $0$ | $0$ | SM, SC |
+| **점성토** | 굳은 것 (손가락으로 강하게 눌러 조금 들어감) | $18$ | $25$ | $0.05$ 이하 | $50$ 이하 | ML, CL |
+| **점성토** | 약간 무른 것 (중간 정도의 힘으로 들어감) | $17$ | $20$ | $0.03$ 이하 | $30$ 이하 | ML, CL |
+| **점성토** | 무른 것 (손가락이 쉽게 들어감) | $17$ | $20$ | $0.015$ 이하 | $15$ 이하 | ML, CL |
+| **점토 및 실트** | 굳은 것 (손가락으로 강하게 눌러 조금 들어감) | $17$ | $20$ | $0.05$ 이하 | $50$ 이하 | CH, MH, ML |
+| **점토 및 실트** | 약간 무른 것 (중간 정도의 힘으로 들어감) | $16$ | $15$ | $0.03$ 이하 | $30$ 이하 | CH, MH, ML |
+| **점토 및 실트** | 무른 것 (손가락이 쉽게 들어감) | $14$ | $10$ | $0.015$ 이하 | $15$ 이하 | CH, MH, ML |
+
+- **출처 URL**:
+  - 국토교통 디지털도서관(CODIL) 도로설계요령 원문: `https://www.codil.or.kr/filebank/original/MA/OTKHMA500309/OTKHMA500309.pdf`
+  - 실무 발췌 아카이브: `https://bacherd81.tistory.com/242`
+
+---
+
+### 3.2 「도로교시방서」 — 토질 및 표준관입시험($N$값)에 따른 단위체적중량($\gamma_t, \gamma'$, $\gamma_{\text{sat}}$) 기준표
+
+- **문서명**: 대한토목학회 · 국토교통부, **「도로교시방서」** (2000년 / 2008년 판, 현행 「구조물기초설계기준 해설」에 승계), **표 〈흙의 단위중량〉 및 표 〈$N$값과 단위중량〉**.
+- **적용 대상**: 자연지반 토사(붕적토·풍화토 포함)의 습윤단위중량($\gamma_t$), 수중단위중량($\gamma' = \gamma_{\text{sat}} - \gamma_w$), 포화단위중량($\gamma_{\text{sat}} = \gamma' + 9.81 \approx \gamma' + 10\text{ kN/m}^3$) 산정.
+
+#### (1) 표 〈자연지반 흙의 단위중량 ($\text{kN/m}^3$)〉
+
+| 지반 구분 | 토질 분류 | 느슨한 것 (붕적토·매립토 등) | 조밀한 것 (풍화토·조밀 퇴적토 등) |
+| :--- | :--- | :---: | :---: |
+| **자연지반** | **모래 및 자갈** | $18$ | $20$ |
+| **자연지반** | **사질토** | $17$ | $19$ |
+| **자연지반** | **점성토** | $14$ | $18$ |
+
+#### (2) 표 〈표준관입시험 $N$값과 단위체적중량 ($\text{kN/m}^3$)〉
+
+| 토질 구분 | $N$값 (회 / $30\text{ cm}$) | 일반 (습윤단위중량 $\gamma_t$) | 수중 (수중단위중량 $\gamma'$) | 포화단위중량 환산 ($\gamma_{\text{sat}} \approx \gamma' + 10$) | 해당 지층 대응 (실무 기준) |
+| :--- | :---: | :---: | :---: | :---: | :--- |
+| **사질토** | $50$ 이상 | $20$ | $10$ | $20 \sim 21$ | 매우 조밀한 풍화토 / 풍화암 상부 |
+| **사질토** | $30 \sim 50$ | $19$ | $9$ | $19 \sim 20$ | 조밀한 풍화토 |
+| **사질토** | $10 \sim 30$ | $18$ | $8$ | $18 \sim 19$ | 보통 사질토 / 성토층 / 상부 풍화토 |
+| **사질토** | $10$ 미만 | $17$ | $7$ | $17 \sim 18$ | 느슨한 퇴적토 / **붕적토(콜루비움)** |
+| **점성토** | $30$ 이상 | $19$ | $9$ | $19 \sim 20$ | 고결 점성토 / 풍화토 |
+| **점성토** | $20 \sim 30$ | $17$ | $7$ | $17 \sim 18$ | 견고한 점성토 |
+| **점성토** | $10 \sim 20$ | $15 \sim 17$ | $5 \sim 7$ | $15 \sim 17$ | 보통 점성토 |
+| **점성토** | $10$ 미만 | $14 \sim 16$ | $4 \sim 6$ | $14 \sim 16$ | 연약 점성토 |
+
+---
+
+### 3.3 「지반조사편람」 (서울특별시, 2006) 및 「한국지반공학회 사면안정 학술자료」 — 풍화토 · 풍화암 기준표
+
+- **문서명**:
+  1. 서울특별시, **「지반조사편람」** (2006), 지층 분류 기준 및 지층별 개략 지반정수 범위표.
+  2. 한국지반공학회(KGS), **「사면안정 학술발표회 논문집」** (1996, 2001, 2003 종합 — 국내 국도·고속도로 지반조사보고서에서 풍화암 비탈면 설계 시 가장 빈번하게 인용하는 문헌 표).
+
+#### (1) 서울특별시 「지반조사편람 (2006)」 표준 지반분류 및 물성 범위표
+
+| 지층명 (기호) | 시추조사 분류 기준 (원문) | 탄성파 속도 $V_p$ ($\text{km/s}$) | 단위체적중량 $\gamma_t$ ($\text{kN/m}^3$) | 점착력 $c$ ($\text{kPa}$) | 내부마찰각 $\phi$ ($^\circ$) |
+| :--- | :--- | :---: | :---: | :---: | :---: |
+| **퇴적토 / 붕적토 (DS)** | 원지반에서 분리·이동되어 퇴적된 층, 통일분류법 세분 | — | $17 \sim 19$ (사질토 기준) | $0 \sim 15$ | $25 \sim 30$ |
+| **풍화토 (RS)** | 조암광물이 완전풍화되어 암석 결합력 상실, 함수포화 시 전단강도 급감 ($N < 50\text{회}/10\text{cm}$) | $< 1.2$ | **$17 \sim 20$** | **$0 \sim 100$** *(비탈면 실무 $5 \sim 20$)* | **$25 \sim 30$** *(조밀 시 $32$)* |
+| **풍화암 (WR)** | 심한 풍화로 변색, 가벼운 망치 타격에 부서짐 ($TCR \ge 10\%, N \ge 50\text{회}/10\text{cm}, q_u < 10\text{ MPa}$) | $1.0 \sim 2.5$ | **$20.0 \sim 22.0$** | **$100.0 \sim 300.0$** *(기초·터널 원암 기준)* | **$30.0 \sim 35.0$** |
+| **연암 (SR)** | 절리면 주변 중간풍화, 강한 망치 타격에 깨어짐 ($TCR \ge 30\%, RQD \ge 10\%, q_u < 10\text{ MPa}, J_s \ge 20\text{ cm}$) | $2.0 \sim 3.2$ | *(아래 3.4절 표 참조)* | *(아래 3.4절 표 참조)* | *(아래 3.4절 표 참조)* |
+| **보통암 (MR)** | 절리면 약한 풍화 ($TCR \ge 60\%, RQD \ge 25\%, q_u < 25\text{ MPa}, J_s \ge 60\text{ cm}$) | $3.0 \sim 4.2$ | *(아래 3.4절 표 참조)* | *(아래 3.4절 표 참조)* | *(아래 3.4절 표 참조)* |
+| **경암 (HR)** | 조암광물 대부분 신선, 강한 망치 타격에 맑은 소리 ($TCR \ge 80\%, RQD \ge 50\%, q_u < 50\text{ MPa}, J_s \ge 200\text{ cm}$) | $4.0 \sim 5.0$ | *(아래 3.4절 표 참조)* | *(아래 3.4절 표 참조)* | *(아래 3.4절 표 참조)* |
+
+#### (2) 한국지반공학회 「사면안정 학술발표회 (1996~2003)」 — 비탈면 해석용 풍화암층 지반정수 문헌표
+> **실무 유의사항**: 기초·터널 설계에서는 풍화암 점착력을 $100 \sim 300\text{ kPa}$로 높게 보기도 하나, **비탈면 안정성 해석(우기 시 표면 포화 및 풍화 이완 고려)**에서는 점착력 과대평가가 안전율을 비현실적으로 부풀리므로 국내 도로·임도 비탈면 실무보고서는 아래 지반공학회 사면안정 문헌 범위($c = 10 \sim 30\text{ kPa}, \phi = 30 \sim 36^\circ$)를 표준 인용함.
+
+| 인용 문헌 (한국지반공학회 사면안정 학술발표회) | 대상 암종 / 비고 | 단위중량 $\gamma_t$ ($\text{kN/m}^3$) | 점착력 $c$ ($\text{kPa}$) | 내부마찰각 $\phi$ ($^\circ$) |
+| :--- | :--- | :---: | :---: | :---: |
+| 사면안정 학술발표회 (1996) | 일반 풍화암 비탈면 | $21.0$ | $30.0$ | $35.0$ |
+| 사면안정 학술발표회 (2001) | 일반 풍화암 비탈면 | $20.0$ | $30.0$ | $35.0$ |
+| 사면안정 학술발표회 (2003) | 사암, 셰일 등 퇴적암계 풍화암 | $19.5$ | $20.0$ | $36.0$ |
+| 사면안정 학술발표회 (2003) | 편암 풍화암 | $20.0$ | $10.0$ | $30.0$ |
+| 사면안정 학술발표회 (2003) | 편마암 풍화암 | $21.0$ | $30.0$ | $35.0$ |
+| **문헌 종합 범위** | **비탈면 안정해석용 풍화암** | **$19.5 \sim 21.0$** | **$10.0 \sim 30.0$** | **$30.0 \sim 36.0$** |
+
+- **출처 URL**: `https://bacherd81.tistory.com/243`, `https://bacherd81.tistory.com/78`
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+### 3.4 「도로설계실무편람」 (한국도로공사, 1996) 및 「건설공사 비탈면 설계기준 해설」 (2011/2016) — 기반암(풍화암·연암·경암) 및 절리면 전단강도 원문 표
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+#### (1) 한국도로공사 「도로설계실무편람 (1996)」 — 암반 파쇄상태(TCR, RQD)에 따른 풍화암·연암·경암 전단강도 제안표
+- **적용 대상**: 시추코어 회수율($TCR$) 및 암질지수($RQD$)에 기반하여 **파쇄된 풍화암·연암·경암 암반체(Rock Mass)**를 연속체(원호/비원호 한계평형해석)로 모델링할 때 적용하는 기준표임.
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+| 암석 종류 및 파쇄 상태 구분 | 시추코어 $TCR$ ($\%$) | 암질지수 $RQD$ ($\%$) | 내부마찰각 $\phi$ ($^\circ$) | 점착력 $c$ ($\text{kPa}$) | 실무 대응 지층 |
+| :--- | :---: | :---: | :---: | :---: | :--- |
+| **풍화암 또는 연·경암으로 파쇄가 극심한 경우** | $20$ 이하 | $10$ 이하 | **$30$** | **$100$** | 풍화암 / 파쇄대 |
+| **강한 풍화암(파쇄 거의 없음) 및 대부분의 연암·경암 (하위)** | $20 \sim 30$ | $10 \sim 25$ | **$33$** | **$130$** | 풍화암 하부 ~ 연암 |
+| **연암 · 보통암 (중간 파쇄)** | $40 \sim 50$ | $25 \sim 35$ | **$35$** | **$150$** | 연암 |
+| **양호한 연암 · 경암** | $70$ 이상 | $40 \sim 50$ | **$40$** | **$200$** *(양호 경암 $500+$)* | 연암 상부 ~ 경암 |
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+- **출처 URL**: `https://bacherd81.tistory.com/244`
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+#### (2) 「건설공사 비탈면 설계기준 해설 (2011/2016)」 및 「구조물기초설계기준 해설 (2009/2015)」 — Bieniawski (1989) RMR 암반등급별 전단강도정수 표
+- **문서명**: 국토해양부·한국시설안전공단, **「건설공사 비탈면 설계기준(해설)」** (2011, 제5장 암반비탈면 설계); 한국지반공학회, **「구조물기초설계기준 해설」** (2009/2015).
+- **원문 표 (Bieniawski, 1989 *Engineering Rock Mass Classifications* 원전 수록 표)**:
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+| 암반 등급 (Class) |Ⅰ등급 (매우 양호, Very Good Rock) | Ⅱ등급 (양호, Good Rock) | Ⅲ등급 (보통, Fair Rock) | Ⅳ등급 (불량, Poor Rock) | Ⅴ등급 (매우 불량, Very Poor Rock) |
+| :--- | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: |
+| **RMR 총점** | $81 \sim 100$ | $61 \sim 80$ | $41 \sim 60$ | $21 \sim 40$ | $< 20$ |
+| **국내 실무 지층 대응** | 신선한 **경암 (극경암)** | **경암 ~ 보통암** | **연암** | **풍화암 ~ 불량 연암** | **풍화암 상부 / 단층파쇄대** |
+| **암반 점착력 $c$ ($\text{kPa}$)** | $> 400$ | $300 \sim 400$ | $200 \sim 300$ | $100 \sim 200$ | $< 100$ |
+| **암반 내부마찰각 $\phi$ ($^\circ$)** | $> 45^\circ$ | $35^\circ \sim 45^\circ$ | $25^\circ \sim 35^\circ$ | $15^\circ \sim 25^\circ$ | $< 15^\circ$ |
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+- **출처 URL**: 국토교통 디지털도서관(CODIL) 「건설공사 비탈면 설계기준」 원문 PDF: `https://www.codil.or.kr/filebank/construction/DC/CIGCDC190008/CIGCDC190008.pdf`
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+#### (3) Hoek & Bray (1981) *Rock Slope Engineering* / Barton (1973) — 암종별 단위중량 및 절리면 기본마찰각($\phi_b$) 원문 표
+- **문서명**: 「건설공사 비탈면 설계기준 해설」 제8장 암반비탈면 안정해석 및 「도로설계실무편람」 인용 **Hoek & Bray (1981)** 암석 강도정수 표 및 **Barton (1973)** 암석 기본마찰각 표.
+- **표 〈암종별 단위중량 및 원암 강도정수 (Hoek & Bray)〉**:
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+| 암석 구분 (Rock Type) | 포화 / 건조 단위중량 ($\text{kN/m}^3$) | 내부마찰각 $\phi$ ($^\circ$) | 원암 점착력 $c$ ($\text{kPa}$) | 비탈면 불연속면(절리면) 해석 시 적용 |
+| :--- | :---: | :---: | :---: | :--- |
+| **경암 — 화성암 (화강암, 현무암 등)** | $25 \sim 30$ (실무 표준 $25 \sim 27$) | $35 \sim 45$ | $35,000 \sim 55,000$ (무결암) | 연암·경암 비탈면은 무결암 점착력 대신 **절리면 점착력 $c_j = 0 \sim 50\text{ kPa}$, 절리면 마찰각 $\phi_j = 25^\circ \sim 35^\circ$** 적용 |
+| **경암 — 변성암 (규암, 편마암, 점판암)** | $25 \sim 28$ (실무 표준 $25 \sim 27$) | $30 \sim 40$ | $20,000 \sim 40,000$ (무결암) | 상동 |
+| **경암 — 경질 퇴적암 (석회암, 사암)** | $23 \sim 28$ (실무 표준 $24 \sim 26$) | $35 \sim 45$ | $10,000 \sim 30,000$ (무결암) | 상동 |
+| **연암 — 연질 퇴적암 (이암, 셰일, 응회암)** | $17 \sim 23$ (실무 표준 $22 \sim 24$) | $23 \sim 35$ | $10,000 \sim 20,000$ (무결암) | 상동 |
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+- **표 〈암석 절리면의 기본마찰각 $\phi_b$ (Barton, 1973 / 도로설계실무편람)〉**:
+  - 화강암(조립질): $31^\circ \sim 35^\circ$ / 화강암(세립질): $29^\circ \sim 35^\circ$
+  - 편마암(편암질): $23^\circ \sim 29^\circ$ / 점판암(Slate): $25^\circ \sim 30^\circ$
+  - 사암(Sandstone): $25^\circ \sim 35^\circ$ / 미사암(Siltstone): $27^\circ \sim 31^\circ$
+  - 석회암(Limestone): $33^\circ \sim 40^\circ$ / 현무암(Basalt): $31^\circ \sim 38^\circ$ / 역암: $35^\circ$
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+---
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+### 3.5 표준관입시험($N$값) 기반 내부마찰각($\phi$) 및 점착력($c$) 산정 경험식 원문
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+국내 지반조사보고서에서 시추조사 표준관입시험 $N$치(회/$30\text{ cm}$)로부터 사질토·풍화토·풍화암의 내부마찰각($\phi$)과 점착력($c$)을 도출할 때 사용하는 공식 경험식은 다음과 같음(「구조물기초설계기준 해설」, 「도로교설계기준 해설」 수록).
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+| 구분 | 제안자 (출처) | 경험식 수식 ($N$: 표준관입시험 타격횟수) | 적용 대상 및 조건 |
+| :--- | :--- | :--- | :--- |
+| **내부마찰각 $\phi$ ($^\circ$)** | **Dunham (1954)** | $\phi = \sqrt{12N} + C$  ($C = 15, 20, 25$) | • 입도 불량하고 둥근 모래: $\phi = \sqrt{12N} + 15$<br>• 입도 양호하고 모난 모래 또는 일반 사질토/풍화토: $\phi = \sqrt{12N} + 20$<br>• 입도 양호하고 모난 자갈질 모래: $\phi = \sqrt{12N} + 25$ |
+| **내부마찰각 $\phi$ ($^\circ$)** | **Peck, Hanson & Thornburn (1974)** | $\phi = 0.3N + 27^\circ$ | 일반 사질토 및 풍화토 ($N \le 50$) |
+| **내부마찰각 $\phi$ ($^\circ$)** | **Ohsaki (오사키, 1959)** | $\phi = \sqrt{20N} + 15^\circ$ | 사질토 지반 |
+| **내부마찰각 $\phi$ ($^\circ$)** | **도로교표준시방서** | $\phi = 15 + \sqrt{15N} \le 45^\circ$ (단, $N > 5$일 때) | 교량 기초 및 토류구조물 사질토 지반 |
+| **내부마찰각 $\phi$ ($^\circ$)** | **Hatanaka & Uchida (1996)** | $\phi = \sqrt{20 N_1} + 20^\circ$ | 에너지·유효상재압 보정 $N_1$값 사용 시 |
+| **비배수 점착력 $c_u$ ($\text{kPa}$)** | **Terzaghi & Peck (1967)** | $q_u = \dfrac{N}{0.082}\text{ (kPa)}, \quad c_u = \dfrac{q_u}{2} \approx 6.1 N \sim 6.25 N\text{ (kPa)}$ | 점성토 비배수 전단강도 ($1\text{ tf/m}^2 \approx 10\text{ kPa}$ 기준 $c_u \approx 0.625 N\text{ tf/m}^2$) |
+| **비배수 점착력 $c_u$ ($\text{kPa}$)** | **Dunham (1954)** | $q_u = \dfrac{N}{0.077}\text{ (kPa)}, \quad c_u = \dfrac{q_u}{2} \approx 6.5 N\text{ (kPa)}$ | 점성토 및 세립분 함유 풍화토 |
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+## 4. 지층별(6대 지층 + 절리면) 원문 근거 종합 대조표
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+위 3장의 공공 편람·설계기준 해설 원문 표들을 **성토 · 붕적토 · 풍화토 · 풍화암 · 연암 · 경암 · 암반 절리면**의 7개 카테고리로 교차 대조하여 정리한 종합표임(최종 기본값은 개발 단계에서 사용자 협의로 결정함).
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+| 지층 구분 | 습윤단위중량 $\gamma_t$ ($\text{kN/m}^3$) | 포화단위중량 $\gamma_{\text{sat}}$ ($\text{kN/m}^3$) | 유효점착력 $c'$ ($\text{kPa}$) | 유효내부마찰각 $\phi'$ ($^\circ$) | 원문 출처 및 비고 |
+| :--- | :---: | :---: | :---: | :---: | :--- |
+| **1. 성토층 (다짐 사질토 SM/SC)** | $18.0 \sim 19.0$ | $19.0 \sim 20.0$ | $0 \sim 15$<br>*(도로설계요령 상한 $\le 30$)* | $28 \sim 30$ | • 「도로설계요령 제2권」 표 〈토사의 개략적인 토질 정수〉: 밀실 사질토 $\gamma_t = 19, \phi = 30^\circ, c \le 30\text{ kPa}$<br>• 비탈면 실무에서는 성토층 점착력을 $5 \sim 15\text{ kPa}$로 보수적 적용 |
+| **2. 붕적토 / 퇴적토 (느슨한 사질토)** | $17.0 \sim 18.0$ | $18.0 \sim 19.0$ | $0 \sim 10$ | $25 \sim 28$ | • 「도로설계요령 제2권」: 밀실치 않은 사질토 $\gamma_t = 17, \phi = 25^\circ, c = 0$<br>• 「도로교시방서」: $N < 10\sim 30$ 사질토 $\gamma_t = 17\sim 18, \gamma' = 7\sim 8$ |
+| **3. 풍화토 (Residual Soil)** | $18.0 \sim 19.0$<br>*(편람 범위 $17 \sim 20$)* | $19.0 \sim 20.0$ | $5 \sim 20$<br>*(편람 전범위 $0 \sim 100$)* | $27 \sim 32$<br>*(편람 범위 $25 \sim 30$)* | • 서울시 「지반조사편람(2006)」: $\gamma_t = 17\sim 20, c = 0\sim 100, \phi = 25\sim 30^\circ$<br>• 「도로교시방서」 조밀 사질토($N=30\sim 50$): $\gamma_t = 19, \gamma_{\text{sat}} \approx 19\sim 20$ |
+| **4. 풍화암 (Weathered Rock)** | $19.5 \sim 21.0$<br>*(편람 $20 \sim 22$)* | $20.5 \sim 22.0$ | **비탈면**: $10 \sim 30$<br>**파쇄기반암**: $30 \sim 100$ | $30 \sim 36$ | • 한국지반공학회 사면안정 학술발표회(1996~2003): $\gamma_t = 19.5\sim 21.0, c = 10\sim 30\text{ kPa}, \phi = 30\sim 36^\circ$<br>• 한국도로공사 「도로설계실무편람(1996)」 파쇄암($TCR \le 20\%$): $c = 100\text{ kPa}, \phi = 30^\circ$ |
+| **5. 연암 (Soft Rock — 암반체 연속체)** | $22.0 \sim 24.0$<br>*(범위 $20 \sim 25$)* | $23.0 \sim 25.0$ | **도로편람**: $130 \sim 150$<br>**RMR Ⅲ등급**: $200 \sim 300$<br>**실무관행**: $50 \sim 200$ | $33 \sim 40$<br>*(RMR Ⅲ등급 $25\sim 35$)* | • 「도로설계실무편람(1996)」($TCR=20\sim 50\%$): $c = 130\sim 150\text{ kPa}, \phi = 33\sim 35^\circ$<br>• 「건설공사 비탈면 설계기준 해설」 Bieniawski RMR Ⅲ등급: $c = 200\sim 300\text{ kPa}, \phi = 25\sim 35^\circ$ |
+| **6. 경암 (Hard Rock — 암반체 연속체)** | $25.0 \sim 27.0$<br>*(범위 $23 \sim 28$)* | $25.5 \sim 27.5$ | **도로편람**: $200$ 이상<br>**RMR Ⅰ~Ⅱ**: $300 \sim 400+$<br>**실무관행**: $200 \sim 1,000$ | $40 \sim 45$ | • 「도로설계실무편람(1996)」($TCR \ge 70\%$): $c = 200\text{ kPa}, \phi = 40^\circ$<br>• Bieniawski RMR Ⅰ~Ⅱ등급: $c = 300\sim 400+\text{ kPa}, \phi = 35\sim 45^\circ+$<br>• Hoek & Bray 화성암/변성암 단위중량: $\gamma = 25\sim 28\text{ kN/m}^3$ |
+| **7. 암반 불연속면 (절리면, 평면·쐐기·전도 해석용)** | *(연암·경암 본체 단위중량 사용)* | *(상동)* | $c_j = 0 \sim 30$<br>*(충전물·거칠기에 따름)* | $\phi_j = 25 \sim 35$ | • Barton (1973) 암석 기본마찰각 $\phi_b$: 화강암 $29\sim 35^\circ$, 편마암 $23\sim 29^\circ$, 사암 $25\sim 35^\circ$, 점판암 $25\sim 30^\circ$ |