습윤 모래에서 인장강도의 예측 (I) : 이론

Prediction of Tensile Strength of Wet Sand (I) : Theory

낮은 응력 단계에서 모래의 인장강도는 포화도 또는 흡입력에 따라 증가하다. 최대값에 도달한 후 감소한다. 최대인 장강도는 어느 포화도에서든 발생될 수 있다. 본 연구에서는 이러한 습윤 모래의 인장강도를 정확히 예측할 수 있는 이론이 제시되었다. 이 이론은 닫힌 형태의 식으로 pendular, funicular, capillary 세 가지로 구분되는 함수특성곡선 전체 영역을 하나로 통일하여 표현하였다. 낮은 응력 단계에서 내부마찰각 ${\phi}_t$, 공기침투압(air entry pressure)의 역수값 ${\alpha}$, 간극크기범위변수(pore size spectrum parameter) n 등 세 가지 변수가 이론에 사용되었다. 공기침투압 역수값이 최대인장강도를 지배하는 주 요인으로 작용하고, 최대인장강도가 발생될 때 포화도는 오직 간극크기범위변수에만 의존한다.

At low normal stress levels tensile strength of sand varies with either saturation or suction of soil in an up-and-down manner with a peak tensile strength that can occur at any degree of saturation. A theory that accurately predicts tensile strength of wet sand is presented. A closed form expression for tensile strength unifies tensile strength characteristics in all three water retention regimes: pendular, funicular, and capillary. Three parameters are employed in the theory; namely, the Internal friction angle (at low normal stress) ${\phi}_t$, the inverse value of the air-entry pressure ${\alpha}$, and the pore size spectrum parameter n. It is shown that the magnitude of peak tensile strength is dominantly controlled by the ${\alpha}$ parameter. The saturation at which peak tensile strength occurs only depends on the pore size spectrum parameter n.