The matric suction and volumetric water content of dredging soils obtained from Saemangeum area were measured by the automated Soil-Water Characteristic Curve (SWCC) apparatus under both drying and wetting conditions. Based on the test result, SWCCs of the dredging soils were estimated by the van Genuchten(1980) model. The matric suction of drying process is larger than that of wetting process at a same effective degree of saturation. The suction stresses for various matirc suctions were estimated using Lu and Likos(2006) model and the Suction Stress Characteristic Curves (SSCC) were predicted using the independent parameter of SWCC. The suction stress of drying path was increased and decreased, while the suction stress of wetting path was continuously decreased with increasing the effective degree. Also, the suction stress of drying path is larger than that of wetting path at a same effective degree of saturation. The Hydraulic Conductivity Function(HCF) was also predicted by the van Genuchten(1980) model. The hydraulic conductivity was increased with increasing the volumetric water content. The hydraulic conductivity of drying path is larger than that of wetting path at a same matric suction. According to the results of SWCCs and SSCCs, the hysteresis phenomenon of suction stress or matric suction during both drying and wetting paths was occurred. The main reason of hysteresis phenomenon is a ink bottle effect of water among soil particles.
To investigate the unsaturated characteristics of the Boeun granite weathered soil, matric suction and volumetric water content were measured in both drying and wetting paths using Automated Soil-Water Characteristics Curve Apparatus. Based on the measured results, Soil-Water Characteristics Curve was estimated by van Genuchten (1980) model. The relationship between effective degree of saturation and matric suction showed the non-linear curve with S-shape and the hysteresis phenomenon occurred during drying and wetting paths. Suction Stress Characteristics Curve was estimated by the Lu and Likos (2006) model. The suction stress in drying path was constantly maintained and that in wetting path tended to increase when the effective degree of saturation was low. But the suction stress in drying path was larger than that in wetting path at the same degree of saturation when the effective degree of saturation became larger. Meanwhile, Hydraulic Conductivity Function was evaluated by the van Genuchten (1980) model which is one of the parameter estimation methods. The unsaturated hydraulic conductivity decreased with increasing the matric suction, and the decreasing velocity regarding to the matric suction in drying path was larger than that in wetting path.
Field measurement units and a system were constructed and installed in a waste-dump slope at the Imgi mine to investigate and analyze the variations in the unsaturated characteristics of the soil. The field instrumentation system was composed of a data acquisition system (DAS), a solar system, and measuring sensors. The rainfall, matric suction, and volumetric water contents were continuously measured from the units in the instrumented site. The variations in matric suction and volumetric water content were primarily affected by the rainfall intensity. At the surface of the slope, the largest increase and decrease in the changes in matric suction and volumetric water content were observed during the wetting and drying processes, respectively. Also, the matric suction and volumetric water content were 5-35 kPa and 0.12-0.24, respectively. However, the ground water level was not suddenly increased just after rainfall but gradually increased after 2 or 3 days later.
In this study, modified triaxial compression tests were carried out to investigate the characteristics of shear strength of unsaturated dredged soils. The variation of shear strength generally depends on more matric suction than drained conditions, and then is gradually converged in matric suction 100kPa. It indicates that the effective angle of internal friction and effective cohesion in unsaturated conditions increase due to degree of saturation, namely, matric suction than those of saturated conditions. Therefore, it shows that apparent friction angle, ${\phi}^b$ due to the variation of matric suction to evaluate reasonable shear strength parameters in unsaturated soils should be considered.
To investigate the hysteresis of the suction stress in unsaturated weathered mudstone soils (CL), matric suction and volumetric water content were measured in both drying and wetting processes using Automated Soil-Water Characteristics Curve Apparatus. The drying and wetting processes in unsaturated soils were reproduced in the test; the drying process means to load matric suction to spill pore water from the soils, and the wetting process means to unload matric suction to inject pore water into the soils. Based on the measured result, Soil Water Characteristic Curve(SWCC)s were estimated by van Genuchten model (1980). SWCCs have nonlinear relationship between effective degree of saturation and matric suction. The hysteresis in SWCCs between drying and wetting processes occurred. As a result of estimating Suction Stress Characteristic Curve(SSCC) using Lu and Likos model (2006), the suction stress rapidly increased in the low level of matric suction and then increased slightly. Also, the hysteresis in SSCCs between drying and wetting processes occurred. In order to design geo-structures and check its stability considering unsaturated soil mechanics, therefore, it is more reasonable that the SSCC of drying process should be applied in the condition of rainfall infiltration and the SSCC of wetting process in the condition of evaporation or drainage.
Purpose: The presence of the matric suction in unsaturated soil increases the stability of the slope, but the reduction of the matric suction due to precipitation can cause sudden slope failure, resulting in a major disaster. In this paper, engineering characteristics in unsaturated state were analyzed for granite weathering soil, which is the representative mountain soil of Korea. Method: Experiments and analysis were conducted on granulated weathering soil as unsaturated shear strength relationships for moisture characteristic curves, unsaturated injection curves, and matric suction under unsaturated conditions. Result: It was analyzed that a rapid change in the matric suction for volumetric water content occurs compared to the case where the particle size distribution is poor and the particle size distribution is good. A good case for the particle size distribution indicates a relatively small permeability coefficient at the same matric suction capacity compared to a poor case. The greater thematric suction, the greater the shear strength. Conclusion: For Korea's representative soil, granulated weathering soil, the functional characteristic curves, unsaturated permeability coefficients, unsaturated shear strength, etc., which are engineering characteristics in unsaturated state, were tested to secure each correlation.
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.47
no.4
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pp.35-41
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2005
In order to analyse the flow problems for an unsaturated soil, it is required to examine closely the characteristics of the coefficient of permeability which is changing with the matric suction. To this ends, a permeability test was conducted on the three samples;granular soil, cohesive soil and silty soil. The specimen was made by pressing the static pressure on the mold filled with soil and the void ratio was controled with the different compaction ratio. And the test was performed by using the modified apparatus of the steady state method which was proposed by flute (1972). The range of matric suction was 0-90 kPa. The measured results for the coefficients of permeability were analysed with the void ratio and the compaction ratio, and it was examined closely the characteristics of the permeability for an unsaturated soil.
In this study, the triaxial behaviour of an unsaturated soil was analyzed by Bishop stress descriptions. $K_0$ stress paths and those final values were independent of matric suctions after describing by the Bishop stress. The failure criteria could be defined uniquely by the Bishop stress and were also independent of matric suctions. In the low level of matric suctions the failure criteria have a linear relationship and the estimated criterion fits the measured accurately. The variable ${\chi}$ for describing the Bishop stress was a constant theoretically under the low level of matric suctions. The suction stress could be defined at zero deviatoric stress in the failure criteria and increased linearly with respect to matric suctions in both the theory and the experiments.
Kim, Jung-Hwan;Jeong, Sang-Seom;Kim, Yong-Min;Lee, Kwang-Woo
Journal of the Korean Geotechnical Society
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v.29
no.12
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pp.11-24
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2013
This study presents a design method for typical rainfall-induced landslide considering in-situ matric suction. Actual landslide data are used to validate the proposed method. The soil-water characteristic curve (SWCC) and unsaturated permeability are experimentally determined to estimate hydraulic properties of testing site. The field measurement of matric suction is carried out to monitor in-situ matric suction in a natural slope subjected to rainfall infiltration, which is incorporated in the landslide analysis. The wetting band depth and safety factor of the slope are assessed to clarify the effect of domestic rainfall pattern. Especially, the effect of antecedent rainfall on the slope stability is investigated and discussed in terms of wetting band depth using parametric study. It is found from the result of this study that proposed design method can consider the characteristic of unsaturated soil and effect of antecedent rainfall. The location of the scarp zone is fairly well predicted by proposed design method. Moreover, heavy rainfall, concentrated in the backward part with time, causes the lowest safety factor of the slope. These results demonstrate that decrease in matric suction due to antecedent rainfall may trigger slope instability. After the antecedent rainfall, additional rainfall may cause the slope failure due to increasing wetting band depth.
Based on the effective stress principle, a new formula for shear strength of unsaturated soil is derived under the general nonlinear Mohr-Coulomb (M-C) strength criterion to improve the classical strength criterion of unsaturated soil. Meanwhile, the simple irrigation model under steady seepage is adopted to obtain the distribution of the matrix suction or the degree of saturation (DOS) above the groundwater table in the slope. Then, combined with the improved strength criterion of unsaturated soil and the simple irrigation model under steady seepage, the limit equilibrium (LE) solutions for the unsaturated slope stability are established according to the global LE conditions of the entire sliding body with assumption of the stresses on the slip surface. Compared to the classical strength criterion of unsaturated soil, not only the cohesion soil but also the internal friction angle is affected by the matric suction or the DOS in the improved strength criterion. Moreover, the internal friction angle related to the matric suction has the nonlinear characteristics, particularly for a small of the matric suction. Thereafter, the feasibility of the present method is verified by comparison and analysis on some slope examples. Furthermore, stability charts are also drawn to quickly analyze the unsaturated slope stability.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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