• 한국지반공학회논문집
• /
• 제22권4호
• /
• pp.73-83
• /
• 2006

댐 안정성 평가를 위하여 불포화 이론을 이용한 침투해석 기법이 널리 사용되고 있으나 지반의 불포화 거동에 대한 인식 부족과 실험절차의 번거로움으로 인하여 입력 물성치에 대한 체계적인 실험과 평가가 일반화되지 못하고 있는 실정이다. 지반의 불포화 수리특성은 변동성과 불확실성을 내포하고 있으며, 이는 침투수량 및 간극수압 분포 등 댐체 및 제방의 침투거동에 영향을 미친다. 본 연구에서는 댐의 심벽재료에 대한 함수특성곡선과 투수계수를 구하는 실내실험을 수행하였다. 그리고, 불포화수리특성이 댐체의 침투 거동에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 입력물성의 확률론적 분포를 고려한 수치해석을 수행하였다. 해석결과 Fredlund와 Xing 함수특성곡선식과 Campbell의 투수계 수식에서 변수 a와 n은 값이 클수록, n과 p는 값이 작을수록 정상상태에서의 침투수량이 많았다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제29권2호
• /
• pp.57-64
• /
• 2013

본 논문에서는 정수슬러지의 고함수비 문제를 해결하고 재활용을 촉진하기 위해 정수슬러지와 화강풍화토를 다양한 배합비로 혼합하여 슬러지혼합토(sludge mixture)를 제작하고, 다양한 실내 시험을 통해 슬러지혼합토의 물리적 특성과 불포화 특성을 분석하였다. 시험 결과, 정수슬러지 함량이 증가함에 따라 동일한 모관흡수력에 대응하는 체적 함수비는 증가하였다. 또한 정수슬러지 함량 또는 세립분 함량이 증가함에 따라 공기함입치는 0.9kPa에서 2.4kPa로 증가하였다. 슬러지혼합토의 포화투수계수 값과 함수특성곡선의 결과를 활용하여 강우 시 침투해석을 수행하는데 있어서 중요한 인자인 불포화 투수함수를 산정하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제10권3호
• /
• pp.13-20
• /
• 2009

최근까지 사면, 제방, 댐 등의 안정해석에는 흙의 포화도를 고려하지 않고 포화상태의 시료에서 얻어진 강도정수를 사용하여 왔다. 이는 포화지반의 개념으로 구조물을 설계하는 것이 이론적 접근이 용이하고 안전측 설계가 가능하기 때문이었으며, 불포화토를 연구하기 위해 소요되는 실험적 비용과 시간 등의 어려움이 많았기 때문이다. 하지만 고전적인 포화토질역학의 개념과 원리로는 실제의 불포화 지반에서 발생하는 현상과 거동이 합리적으로 해석되지 않는 많은 공학적 문제들이 인식되면서 최근 들어 지반의 공학 연구 분야에 불포화토에 대한 관심이 증가하고 있다. 최근 들어 많은 연구자들은 흙 구조물을 보다 합리적으로 해석하기 위하여 구조체의 포화도를 고려하는 해석의 필요성을 제기하고 있다. 불포화토의 역학적 성질을 규명하기 위한 가장 기본적인 요소중의 하나가 바로 '함수특성곡선(SWCC)'이다. 흙은 불포화상태로 갈수록, 즉 함수비가 감소할수록, 흙 내부에 음의 간극수압이 작용되는데 이 음의 간극수압인 모관흡수력(suction)과 체적 함수비(volumetric water content)간의 상관관계를 나타내는 곡선이 함수특성곡선이다. 본 연구에서는 실무에 편리하게 쓰일 수 있도록 국내 화강풍화토에 대한 지역별 자료를 제시하며, 이에 대한 검증을 위하여 이론적 고찰과 검증, 실험적 검증을 하였다. 함수특성곡선의 추정에는 Soil Vision Ltd.의 Soil Vision이 사용되었으며, 추정된 함수특성곡선과 실험적인 방법과 이론적인 방법로 얻어진 함수특성곡선을 비교, 검증하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제17권6호
• /
• pp.123-133
• /
• 2001

대부분의 토사사면은 불포화상태로서, 이 경우 기존의 모관흡수력을 무시한 해석에 비해 보다 합리적인 결과를 얻을 수 있도록 대상 사면지반의 불포화 특성을 고려할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 지반의 불포화 특성을 고려할 수 있도록 한계평형법에 의한 사면안정해석 프로그램을 보완하여 작성하였으며 임계단면 탐색을 위하여 최적화 기법을 적용하였다. 그리고 이와 같은 해석을 위한 불포화 설계변수를 얻기 위해 국내의 대표적 지반 재료인 화강풍화토에 대해 실험을 수행하였다. 실험자료 분석결과 불포화 강도특성을 안정해석에 적용하기 위해 모관흡수력에 따른 겉보기 점탁력 변화를 비선형성을 고려하여 수식화하였다. 또한 부피변화를 측정함으로써 함수특성곡선을 보다 정확하게 얻고자 하였다. 본 연구 결과를 통해 강우에 의한 침투로 야기되는 사면내부의 모관흡수력의 변화와 그에 따른 투수특성 및 강도특성변화를 고려함으로써 강우강도와 지속시간에 따른 안전율 변화를 보다 적절히 판단할 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제20권7호
• /
• pp.171-181
• /
• 2004

본 연구는 불포화 상태 전 범위에 대한 사질토의 인장강도 모델화 가능성을 조사하기 위해 실시 되었다. 새로 개발된 직접인장시험기법을 이용하여 인장시험이 실시되었다. 측정된 결과는 Rumpf 및 Schubert가 동일크기의 이상적인 구에 대해 개발한 이론적인 인장강도 모델들에 의한 예측 값과 비교 되었다. 이를 위해 석션-포화실험을 통해 얻어진 흙-수분특성곡선을 이용하여 이론모델에 있어 중요한 요소인 불포화상태(pendular, funicular, capillary) 구분 및 음의 간극수압 값을 산정하는데 사용하였다. Pendular 상태에서 불포화모래의 비선형 거동이 Rumpf의 모델에 의해 적절이 묘사되었다. Funicular 및 capillary상태의 경우, 함수비가 증가함에 따라 인장강도가 증가하다 최고 값이 도달한 후 다시 감소하는 실험 측정치의 경향도 Schubert의 모델에 의해 적절히 묘사되었다. 본 비교 연구는 이상적인 단일 크기의 입자에 대해 개발된 이론적인 모델이 다양한 크기를 갖는 불포화 사질토의 인장강도를 예측할 수 있다는 가능성을 뒷받침해준다.

• 한국도로학회논문집
• /
• 제20권1호
• /
• pp.19-25
• /
• 2018

PURPOSES : The purpose of this study is to identify the road-subsidence mechanism in unsaturated sandy soils. METHODS : A series of soil chamber tests were conducted under various conditions. RESULTS : The cavity-expansion characteristics in unsaturated sandy soils due to seepage were affected by the outlet size, seepage intensity, relative density, and fine content. CONCLUSIONS : In unsaturated sandy soils, the cavity-expansion speed was affected by the outlet size, relative density, seepage intensity, and clay content; however, the cavity-expansion shape was very similar. As the outlet size and seepage intensity increased, the cavity-expansion speed increased. As the relative density increased, the cavity-expansion speed increased because of a sudden decrease in shear strength, resulting from the increased saturation (reduction of matric suction). The cavity expanded faster with the increasing clay content, up to a certain threshold. It expanded at a slower rate once it passed the threshold. Finally, it reached a stable state where the cavity did not expand due to seepage.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제23권3호
• /
• pp.101-109
• /
• 2007

국내 풍화토사면의 경우 순수 균질 사면보다는 대부분 점토 및 세립분이 섞인 비균질 상태로 존재하며 이러한 함유비율은 풍화도 및 지역에 따라 다르다. 따라서 세립분함량 변화에 따른 불포화사면에의 분석을 위해, 화강풍화토(SW)에 일정비율의 세립분(CH)을 섞어 성형한 시료를 통해 GCTS pressure plates을 이용한 함수특성곡선 실험을 수행하였다. 실험 및 침투해석결과 강우지속시간에 따른 포화깊이의 증가율은 세립분이 증가할수록 또한 상대밀도가 증가할수록 작아졌다. 또한 침투해석과 포화 및 불포화강도정수를 이용한 사면 안정성 해석결과(SLOPE/W), 전반적으로 세립분함량 $10\sim15%$의 범위까지는 침투깊이 증가에 따른 흡수력 변화가 안전율에 지대한 영향을 미치는 반면 이를 초과하는 경우(>15%)에는 오히려 세립분함량 증가에 따른 강도정수의 변화가 크게 영향을 미침을 알 수 있었다.

• 한국농공학회지
• /
• 제36권4호
• /
• pp.87-94
• /
• 1994

The aim of the work descrihed in this paper is to study a characteristics of an unsaturated soil for the different matric suctions. To this end, a series of suction controlled isotropic and triaxial compression tests is conducted on silty sands. Matric suction is controlled by the axis translation technique using high air entry ceramic disk. Total volume change, air and water volume changes are measured by the device made for the experiment. The specimens are compacted using a half of Proctor compaction energy and with the water contents of 5% drier than the optimum moisture contents. Isotropic compression and triaxial compression tests are conducted on the specimen at each equilibrium state of matric suction. From test results, volume changes and deviator stresses are analyzed at each state and their relationships are formulated.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제25권4호
• /
• pp.283-294
• /
• 2021

This paper presents a rigorous solution for spherical cavity expansion in unsaturated soils under constant suction condition. The hydraulic behavior that describes the saturation-suction relationship is modeled by a void ratio-dependent soil-water characteristic curve, which allows the hydraulic behavior to fully couple with the mechanical behavior that is described by an extended critical state soil model for unsaturated soil through the specific volume. Considering the boundary condition and introducing an auxiliary coordinate, the problem is formulated to a system of first-order differential equations with three principal stress components and suction as basic unknowns, which is solved as an initial value problem. Parameter analyses are conducted to investigate the effects of suction and the overconsolidation ratio on the overall expansion responses, including the pressure-expansion response, the distribution of the stress components around the cavity, and the stress path of the soil during cavity expansion. The results reveal that the expansion pressures and the distribution of the stress components in unsaturated soils are generally higher than those in saturated soils due to the existence of suction.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 2005년도 지반공학 공동 학술발표회
• /
• pp.649-654
• /
• 2005

Shallow slope failures in residual soil during periods of prolonged infiltration are common over the world. One of the key factors that dominate slope stability is hydrological response associated with infiltration. Hence, the soil-water profile during rainfall infiltration into unsaturated soil must me examined to evaluate slope stability. However, the hydraulic response of unsaturated soil is complicated by inherent uncertainties of the soil hydraulic properties. This study presents a methodology for assessing the effects of parameter uncertainty of hydraulic properties on the response of a analytical infiltration model using first-order reliability method. The unsaturated soil properties are considered as uncertain variables with means, standard deviations, and marginal probability distributions. Sensitivities of the probabilistic outcome to the basic uncertainties in the input random variables are provided through importance factors.