일면전단실험에 의한 수목뿌리의 토양보강효과 평가

An Evaluation of Tree Roots Effect on Soil Reinforcement by Direct Shear Test

수목은 뿌리에 의한 토양수분의 제거와 기계적인 보강효과를 통해 토괴가 사면 하부로 이동하는 것을 막아 안정하게 하는 역할을 한다. 본 연구는 자연사면상에서 이런 보강효과를 정량화하기 위해, 표준사에 다른 형태로 수목의 뿌리를 내재시켜 직접전단시험을 실시하였으며, 공시뿌리로서는 잣나무가 이용되었다. 실험은 뿌리가 내재된 것과 그렇지 않은 토양에서 실시하였으며, 여러 수준의 수직구속 압력에서 최대 전단저항력을 측정하였다. 뿌리에 의해 증가된 토양전단저항력은 측정된 토양의 내부마찰각과 점착력 등의 토양변수를 이용하여 계산하였으며, 전단상자내의 뿌리배열에 의한 효과도 함께 분석하였다. 실험결과 전단저항력은 뿌리의 개수와 직경이 증가할수록 증가하였으며, 뿌리의 배열 형태가 십자 배열일 때 가장 큰 효과를 나타내었다. 또한 실험을 통해 확인한 전통적인 토양보강 모델과의 비교에서는 기존 모델의 선형성으로 실제 실험 결과와 일치하지 않는 경향을 나타내었다.

Trees enhance slope stability against down slope mass movement through the removal of soil water by transpiration and by the mechanical reinforcement of their roots. To assess the magnitude of this reinforcement on natural slope stability, direct shear tests were made on dry sand reinforced with different array types of roots. Pinus koraiensis was used as root specimens. The peak shear resistance at each normal stress level was measured on the rooted and unrooted soil specimens. Increased soil resistance(${\Delta}S$) by roots was calculated using parameters like internal friction angle and cohesion of tested soil and also evaluated the effects of root array in tested soil. As results, we find that shear resistance increased in tested soil shear box as diameters and arrayed numbers of root specimen increased and cross root array in tested soil had a much greater reinforcing effect than other root arrays. Comparison of traditional root-soil model with experiments showed that simulated reinforce strength by the model was different with those obtained by the experiment due to its linearity.