• Geomechanics and Engineering
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• 제21권3호
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• pp.247-258
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• 2020

The shear strength of unsaturated soils, a research hotspot in geotechnical engineering, has great guiding significance for geotechnical engineering design. Although kinds of calculation models for the shear strength of unsaturated soil have been put forward by predecessors, there is still need for new models to extensively consider the nonlinear variation of shear strength, particularly for the nonlinear effect of the net normal stress on the shear strength of unsaturated soil. Here, the shear strength of unsaturated soils is explored to study the nonlinear effects of net normal stress with the introduction of a general nonlinear Mohr-Coulomb (M-C) strength criterion, and the relationship between the matric suction (or suction stress) and degree of saturation (DOS) constructed by the soil-water characteristics curve (SWCC) of van Genuchten is also applied for unsaturated soil. Then, two calculation models (i.e., an envelope shell model and an effective stress model) are established for the shear strength of unsaturated soils under the nonlinear strength theory. In these two models, the curve of the shear strength of unsaturated soils versus the net normal stress exhibits a tendency to gently. Moreover, the proposed formulas have flexibility and convenience with five parameters (for the effective stress model) or six parameters (for the envelope shell model), which are from the M-C strength parameters of the saturated soil and fitting parameters of SWCC of van Genuchten. Thereafter, by comparison with the classical theory of the shear strength of unsaturated soils from some actual cases, the rationality and accuracy of the present models were verified.

• 한국환경복원기술학회지
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• 제10권1호
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• pp.82-90
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• 2007

In order to analyse the strength problems for an unsaturated soil, it is required to examine closely the characteristics of the parameters of shear strength which was changed with the metric suction and void ratio. To this ends, a triaxial compression 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 soil and was controled the void ratio with the different compaction ratio. And the test was performed by using the modified apparatus of the triaxial compression tester. The range of matric suction was 0-90 kPa.The measured results for the deviator stress and parameters of shear strength were analysed with the void ratio and the compaction ratio, and they were examined closely the characteristics of the strength for an unsaturated soil.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.63-69
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• 2016

본 논문은 삼축압축시험(CD)과 개선된 직접전단시험 결과 얻어진 불포화토의 전단특성을 비교분석하여 새로이 개선된 직접전단시험장비의 실용성을 검증하였다. 2010년 경기도 양평군 토석류 발생사면에서 채취한 시료를 대상으로 불포화토 상태의 전단강도실험을 수행하였다. 다른 두 종류의 실험방법에서 낮은 모관흡수력이 작용하는 경우는 전단강도와 선형적인 관계를 나타내며, 모관흡수력의 증가함에 따라 불포화토의 겉보기 점착력 역시 선형적으로 증가하였다. 다른 두 실험장비에 의한 결과를 비교한 결과, 산정된 불포화토의 강도정수($c^{\prime}$, ${\phi}^b$)는 전단 상자의 구속효과가 있는 개선된 직접전단시험에서 다소 크게 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.75-82
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• 2003

본 연구에서는 불포화 토질역학 이론에 근거하여 지반재료의 안정처리로 인해 유발되는 전단강도계수의 변화를 추정하는 방법론을 제안하였다. 지반재료의 유효 점착력과 유효 내부마찰각들이 suction측정값들과 일축압축강도 실험결과를 활용하여 추정되었으며, 안정처리제의 사용량에 따른 효과도 비교하였다. 또한 유전상수 측정실험 결과를 통해서 안정처리에 따른 재료의 suction 변화를 알 수 있었으며, 제안된 방법이 불포화 지반재료의 강도정수를 추정할 수 있음을 보여주고 있다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제1권1호
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• pp.35-52
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• 2009

A significantly thick zone of steep slopes is commonly encountered above groundwater table and the soils within this zone are unsaturated with negative pore-water pressures (i.e., matric suction). Matric suction contributes significantly to the shear strength of soil and to the factor of safety of unsaturated slopes. However, infiltration during rainfall increases the pore-water pressure in soil resulting in a decrease in the matric suction and the shear strength of the soil. As a result, rainfall infiltration may eventually trigger a slope failure. Therefore, understanding of shear strength characteristics of saturated and unsaturated soils under shearing-infiltration (SI) conditions have direct implications in assessment of slope stability under rainfall conditions. This paper presents results from a series of consolidated drained (CD) and shearing-infiltration (SI) tests. Results show that the failure envelope obtained from the shearing-infiltration tests is independent of the infiltration rate. Failure envelopes obtained from CD and SI tests appear to be similar. For practical purposes the shear strength parameters from the CD tests can be used in stability analyses of slopes under rainfall conditions. The SI tests might be performed to obtain more conservative shear strength parameters and to study the pore-water pressure changes during infiltration.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 춘계 학술발표회
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• pp.673-678
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• 2010

In this paper, the limit load of granular materials was evaluated considering unsaturated shear strength. The unsaturated shear strength parameters were estimated using the results from triaxial compression test and soil-water characteristic curves test. In addition, the limit load of different rates of materials was compared. Also, two important design parameters, yield and failure load were defined utilizing 2-D nonlinear finite element analysis respectively.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2008년도 춘계 학술발표회 초청강연 및 논문집
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• pp.105-110
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• 2008

The behaviour of an unsaturated soil was analyzed by performing $K_0$ consolidated triaxial tests. Unsaturated triaxial tests were performed with matric suctions for weathered soils and could catch stress paths under consolidation and stress-strain relationships under shear. As a result, both isotropic and $K_0$ conditions had similar shear strength envelopes in the same matric suction. Especially, strength parameters could obtain by stress variables based on critical state theory reasonably which was better than those by Mohr circles at failure.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권5호
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• pp.89-98
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• 2008

본 연구에서는 불포화토를 대상으로 슨 압밀조건에서 삼축시험을 수행하여 거동을 분석하였다. 이를 위하여 풍화토 시료를 성형하여 모관흡수력을 조절한 불포화 삼축압축시험을 수행하였으며 압밀시 음력경로 및 전단시 응력-변형률 관계를 분석하였다. 실험결과 모관흡수력이 증가할수록 $K_0$ 값은 작아지는 것으로 나타났다. 또한 불포화토의 파괴 포락선은 동일한 모관흡수력에 대하여 등방압밀조건과 $K_0$ 압밀조건에서 유사한 결과를 가지는 것으로 나타났다. 특히, 한계상태이론에서 사용하는 응력변수를 적용할 경우 Mohr 원을 이용하여 구하는 경우에 비하여 보다 합리적으로 강도정수를 획득할 수 있었다.

• 지질공학
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• 제13권3호
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• pp.335-344
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• 2003

본 연구에서는 전라남도 장성과 화순에 분포하는 석회암풍화토의 물성 및 전단 특성을 연구하였다. 석회암풍화토의 교란시료에 대한 물성 및 전단 특성을 파악하기 위하여 실내 시험이 수행되었다. 연구지역의 석회암풍화토에 대한 물성 및 전단 특성은 다음과 같다 비중(Gs)은 2.78~2.80, 액성한계(LL)는 37~38(%), 소성지수(PI)는 13.7~15.4이며 흙의 분류(USCS)는 CL에 해당된다. 불포화 시료의 직접전단시험 (vd, $1.5t/\textrm{m}^3$)에 의한 강도정수는 점착력(c)이 3.07~4.4 ($t/\textrm{m}^2$) 그리고 내부마찰각($\Phi$)은 $34.8~42.4^{\circ}$의 범위를 보인다. 화강암풍화토 (양, 1997; 문. 1998; 박, 1998)와 비교해 보면, 연구지역의 석회암 풍화토의 물리적 특성은 일반적으로 차이를 보이며, 전단 강도정수 중, 내부마찰각은 대체적으로 유사한 경향을 보이는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권9호
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• pp.23-30
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• 2012

본 논문은 토석류 발생사면에서 불포화토의 침투해석을 연계 수행한 사면안정해석 연구결과이다. 2006년 강원도 인제군과 2010년 경기도 양평군에 위치한 2개소의 토석류 발생사면에 대하여 현장조사를 수행하고 붕괴발생부에서 채취한 시료로 tempe pressure cell을 이용한 함수특성곡선과 새로이 개발된 불포화토 직접전단시험기를 사용하여 불포화토의 전단강도 정수를 구하였다. 실험을 통해 획득한 물성과 토석류 발생 당시의 강우자료를 바탕으로 상용프로그램 SEEP/W를 사용하여 불포화토 침투 해석을 실시하고 그 결과와 연동하여 사면안정해석 프로그램 SLOPE/W를 사용하여 사면활동을 분석하였다. 본 연구 결과 집중강우에 의한 불포화토 지반에 강우침투의 영향으로 지하수위의 상승과 포화도의 증가로 사면안전율이 감소하여 사면활동이 발생한 것으로 나타났다. 이러한 연구 방법을 통하여 실제 강우특성을 고려한 불포화토의 사면안정해석을 실시하는 것이 토석류 발생사면의 거동특성 중 특히 발생시점을 확인할 수 있는 합리적인 방법이라 판단된다.