• 한국농공학회지
• /
• 제39권1호
• /
• pp.93-101
• /
• 1997

This paper presents yield surfaces and hardening laws for describing the state of an unsaturated soil under isotropic compression and suction changes. The yield surface is formulated within the framework of hardening plasticity using two independent sets of stress variables : the excess of total stress over air pressure and the suction. And the application of the yield surfaces and hardening laws are confirmed from the result of the experiment. To this end a series of suction-controlled isotropic tests are conducted on clayey soils. Matric suction is controlled by the axis translation technique using high air entry ceramic disk. The specimens are compacted using a half of Proctor compaction energy with 5 % lower of water content than the optimum moisture contents. From test results, existence of the yield surfaces and an application of hardening laws to samples are confirmed by comparison between test and predicted results. And it is confirmed that LC yield locus is extened with the total plastic deformations induced by suction or stress changes, however, SI yield locus is only extended with the plastic deformations by induced suction changes.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제27권8호
• /
• pp.31-37
• /
• 2011

본 연구에서는 정적 다짐된 자연 성해 실트질 모래의 불포화 흡수력의 영향과 변형특성을 평가하기 위해서 불포화 일축압축시험을 수행하였다. 공시체는 초기포화도를 다르게 하여 제작되었고 공시체의 초기 흡수력 및 최대일축압축강도에서의 흡수력 그리고 전단시의 체적변형이 측정되었다. 시험결과, 초기포화도의 크기에 따라 흡수력, 최대 일축 압축강도 및 체적변형 거동을 살펴보고 평가할 수 있었다. 또한, 불포화상태 실트질 모래의 전단강도에서 흡수력에 의해 증가하는 겉보기 점착력을 나타내는 흡수응력($P_s$을 추정하였다.

• 지질공학
• /
• 제24권1호
• /
• pp.1-8
• /
• 2014

Numerical stability analysis of an unsaturated infinite slope under rainfall-induced infiltration conditions was performed using generalized effective stress to unify both saturated and unsaturated conditions The soil-water characteristic curve (SWCC) of sand with a relative density of 75% was initially measured for both drying and wetting processes. The hydraulic conductivity function (HCF) and suction stress characteristic curve (SSCC) were subsequently estimated. Under the rainfall-induced infiltration conditions, transient seepage analysis of an unsaturated infinite slope was performed using the finite element analysis program, SEEP/W. Based on these results, the stability of an unsaturated infinite slope under rainfall-induced infiltration conditions was examined in relation to suction stress. According to the results, the negative pore-water pressure and water content within the slope soil changed over time due to the infiltration. In addition, the variation of the negative pore-water pressure and water content led to a variation in suction stress and a subsequent change in the slope's factor of safety during the rainfall period.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제32권3C호
• /
• pp.113-120
• /
• 2012

진주 잔류토 사면의 실제 붕괴사례에 대한 해석을 수행하였다. 강우시 침투로 인하여 불포화층에서 유효응력과 전단 강도가 감소하여 안전율이 저하된다. 본 연구에서는 함수특성곡선을 이용하여 흡수응력에 기반한 유효응력을 산정하였다. 대상 현장에서 채취한 시료로부터 함수특성곡선, 투수계수, 전단강도와 관련한 불포화 물성들을 획득하였다. 실제 강우에 대한 불포화층의 침투해석을 수행하고 사면 지층의 간극수압 분포를 구할 수 있었다. 유한요소 응력장에서 탄성 해석으로 지층내 전응력을 계산하고 활동면에 작용하는 전단응력의 분포를 계산하였다. 활동면에 작용하는 흡수응력 및 유효응력을 산정하여 전단강도를 평가할 수 있었다. 이로부터 강우에 따른 안전율을 계산하였으며, 실제 강우에 의하여 사면이 활동이 일어나는 것을 모의할 수 있었다. 또한 활동면에서 흡수응력이 증가하고 유효응력이 감소하는 동시에 전단강도가 감소하는 것을 추적할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제32권4C호
• /
• pp.169-175
• /
• 2012

불포화토의 함수특성은 구속효과 및 이력현상에 따라 변화한다. 이로 인하여 불포화 지층의 유효응력을 정의할 때, 모관흡수력이 기여하는 효과가 깊이에 따라 변화하거나 침투 및 증발과정에서 상이하게 나타난다. 불포화토의 유효응력은 흡수응력 특성곡선에 근거하여 일반화 할 수 있다. 이러한 일반화를 위해서, 구속응력과 함수특성곡선의 관계를 찾는 것이 필요하다. 본 연구에서는 다양한 구속응력을 가한 상태에서 압력판 추출시험을 수행하고 건조 및 습윤과정에서 나타나는 함수특성의 이력현상을 획득하였다. 그리고 각 이력과정에 대한 유효 체적함수비와 모관흡수력 관계를 구할 수 있었다. 이로부터 모관흡수력에 따른 흡수응력 특성곡선을 정의할 수 있었다. 또한 삼축시험시 구한 불포화 전단강도로부터, 흡수응력과 유효응력을 모관흡수력으로부터 구할 수 있었다. 함수특성에 근거한 유효응력 파괴규준은 유일하게 나타났으며 포화시 파괴포락선과 일치하였다. 삼축시험으로부터 구한 흡수응력은 대표 함수특성곡선으로부터 구한 것과 유사하게 나타났다. 따라서 각 이력과정에서 구속효과에 대하여 함수특성곡선이 유일하게 정의될 수 있음을 입증하였다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 2010년도 추계 학술발표회
• /
• pp.71-78
• /
• 2010

The stability analysis of unsaturated infinite slope under rainfall-induced infiltration condition was performed using the generalized effective stress that unifies both saturated and unsaturated condition recently proposed by Lu and Likos(2004, 2006). The Soil-Water Characteristic Curve (SWCC) of the sand with the relative density of 75% was first measured for both drying and wetting processes. The Hydraulic Conductivity Function (HCF) and Suction Stress Characteristic Curve (SSCC) were subsequently estimated. Also, under the rainfall-induced infiltration condition transient seepage analysis of unsaturated infinite slope was performed using the finite element program, SEEP/W. Based on these results, the stability of unsaturated infinite slope under rainfall-induced infiltration condition was examined considering the suction stress. According to the results, the negative pore water pressure and water content within the soil changed with time due to the infiltration. Also, the variation of those caused the variation of suction stress and then the factor of safety of slope changed consequently during the rainfall period.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제28권3호
• /
• pp.55-66
• /
• 2012

본 연구에서는 포항지역의 자연사면에서 채취된 이암풍화토(CL)의 흡입응력 이력현상을 조사하기 위하여 자동 흙-함수특성곡선(SWCC) 측정장치를 이용하여 건조 및 습윤과정에 따른 모관흡수력과 체적함수비를 측정하였다. 시료에 모관흡수력을 재하시켜 간극수를 유출시키는 건조과정과 반대로 모관흡수력을 제하시켜 간극수를 유입시키는 습윤과정을 재현하였다. 측정결과를 토대로 van Genuchten(1980)의 방법을 이용하여 흙-함수특성곡선(SWCC)을 산정한 결과 유효포화도에 따른 모관흡수력은 비선형적인 관계를 나타내며, 건조 및 습윤과정을 거치는 동안 동일한 유효포화도에서 다른 모관흡수력을 나타내는 이력현상(hysteresis)이 발생되었다. 그리고 Lu and Likos(2006)의 방법을 이용하여 흡입응력특성곡선(SSCC)을 산정한 결과 낮은 모관흡수력에서 흡입응력은 빠르게 증가하며 이후 미소하게 증가하는 것으로 나타났으며, 동일한 모관흡수력에서는 건조과정의 흡입응력이 습윤과정의 흡입응력보다 크게 나타내는 이력현상이 발생되었다. 따라서 불포화토의 특성을 고려하여 설계 및 안정성 검토를 수행하는 경우 강우침투시에는 습윤과정의 흡입응력특성곡선(SSCC)을 적용하고, 건조 혹은 배수시에는 건조과정의 흡입응력특성곡선(SSCC)을 적용하는 것이 바람직하다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제32권7호
• /
• pp.15-24
• /
• 2016

보은 화강암 풍화토에 대한 불포화 특성을 조사하기 위하여 자동 흙-함수특성곡선 시험장치를 이용하여 건조 및 습윤과정에 따른 모관흡수력과 체적함수비를 측정하였다. 이를 토대로 van Genuchten(1980)의 방법을 이용하여 흙-함수특성곡선(SWCC)을 산정한 결과 유효포화도에 따른 모관흡수력은 S자형의 비선형적인 관계를 나타내며, 건조 및 습윤과정을 거치는 동안 이력현상이 발생되었다. Lu and Likos(2006)의 방법을 이용하여 흡입응력특성곡선(SSCC)을 산정한 결과 유효포화도가 낮은 경우 건조과정의 흡입응력은 일정하게 유지되나 습윤과정의 흡입응력은 증가하는 경향을 보인다. 그러나 유효포화도가 큰 경우에는 동일한 유효포화도에서 건조과정의 흡입응력이 습윤과정의 흡입응력보다 크게 발생되었다. 한편 계수추정방법의 하나인 van Genuchten(1980)의 방법을 이용하여 투수계수함수(HCF)를 산정한 결과 모관흡수력이 증가함에 따라 불포화 투수계수는 감소하며, 모관흡수력에 따른 불포화 투수계수의 감소 속도는 건조과정이 습윤과정보다 더 크게 발생됨을 알 수 있다.

• 지질공학
• /
• 제22권2호
• /
• pp.145-155
• /
• 2012

자동 흙-함수특성곡선 시험장치를 이용하여 상대밀도 60%인 주문진표준사에 대한 건조 및 습윤과정에서의 모관흡수력과 체적함수비를 측정하였다. 습윤과정이 건조과정에 비해 상대적으로 많은 시간이 소요되며, 이것은 건조과정에서 간극에 갇힌 독립된 공기에 의한 흐름 저항에 의한 것으로 판단된다. 측정된 모관흡수력과 체적함수비를 토대로 van Genuchten (1980)의 방법을 이용하여 흙-함수특성곡선(SWCC)을 예측하였다. 불포화 관련계수는 건조과정의 경우 ${\alpha}$는 0.399, n은 8.586, m은 0.884이며, 습윤과정의 경우 ${\alpha}$는 0.548, n은 5.625, m은 0.822로 산정되었다. 그리고 건조과정과 포화과정에서의 흙-함수특성곡선(SSCC)이 일치하지 않는 이력현상이 발생되었다. 불포화 관련계수를 이용하여 유효포화도와 흡입응력의 상관관계인 흡입응력특성곡선(SSCC)을 예측하였다. 흡입응력은 모관흡수력이 공기함입치 이상으로 작용할 경우 급격하게 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 불포화토의 유효응력은 공기함입치 이상의 모관흡수력이 작용할 경우 포화토의 유효응력과 다른 값을 갖게 된다. 그리고 불포화상태에서의 동일한 유효포화도에서는 건조과정의 흡입응력이 더 크게 발생된다. 즉 흡입응력특성곡선(SSCC)에서도 건조과정과 포화과정이 일치하지 않는 이력현상이 발생되었다. 이는 흙-함수특성곡선(SWCC)의 이력현상에 기인하는 것으로 판단되며, 잉크병 효과와 접촉각 이력현상에 의해 발생되는 것으로 예상할 수 있다. 따라서 모래로 구성된 사면의 경우 지반 내 물이 유입되면서 흡입응력의 영향으로 사면 안정성에 유리하게 작용하다가 일정 흡입응력 이상이 되면 사면안정성에 불리하게 작용됨을 알 수 있다. 또한 실제 지반내 강우가 침투하는 과정은 습윤과정과 동일하므로 건조과정의 결과보다는 습윤과정의 결과를 활용하는 것이 바람직하다.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제31권2호
• /
• pp.223-235
• /
• 2022

Bearing capacity of shallow foundations is often determined for either dry or saturated soils. In some occasions, foundations may be subjected to external loading which is inclined and/or eccentric. In this study, the ultimate bearing capacity of shallow foundations resting on partially saturated coarse-grained cohesionless and fine-grained cohesive soils subjected to a wide range of combined vertical (V) - horizontal (H) - moment (M) loadings is rigorously evaluated using the well-established limit equilibrium method. The unified effective stress approach as well as the suction stress concept is effectively adopted so as to simulate the behaviour of the underlying unsaturated soil medium. In order to obtain the bearing capacity, four equilibrium equations are solved by adopting Coulomb failure mechanism and Bishop effective stress concept and also considering a linear variation of the induced matric suction beneath the foundation. The general failure loci of the shallow foundations resting on unsaturated soils at different hydraulic conditions are presented in V - H - M spaces. The results indicate that the matric suction has a marked influence on the bearing capacity of shallow foundations. In addition, the effect of induced suction on the ultimate bearing capacity of obliquely-loaded foundations is more pronounced than that of the eccentrically-loaded footings.