Effect of Varying Water Content on the Mohr-Coulomb Shear Strength Parameters for Soils

지반의 함수비 조건에 따른 Mohr-Coulomb 강도 정수의 변화

In this study, the effect of water content condition was investigated on the Mohr-Coulomb shear strength parameters which are commonly used as the input data in the soil slope analysis. For the purpose, a series of direct shear test was conducted in different water content conditions on the two types of weathered soils and a dam core material, obtained from the domestic slope construction sites and the dam construction site, respectively. The comparisons between the values of the Mohr-Coulomb ${\phi}_{peak}$ and $c_{peak}$, estimated from the relationships between the normal stress and the peak shear stress for the samples in the four different water content conditions (i.e., dry side, optimum, wet side, and saturated), showed that overall, the values of $c_{peak}$ decreased gradually while those of ${\phi}_{peak}$ did not vary much with increasing the water content. A rough estimate for the varying ratio of the values of ${\phi}_{peak}$ and $c_{peak}$ indicated that the values of $c_{peak}$ decreased by every 25% of the $c_{peak}$ values in dry side, while those of ${\phi}_{peak}$ were constant, as the water content condition changed from dry, optimum, and wet to saturated, respectively.

본 연구에서는 통상 토사비탈면 안정해석시 지반강도의 입력값으로 사용되는 Mohr-Coulomb 강도정수에 대하여 지반의 함수비 조건이 미치는 영향을 조사하였다. 이를 위하여 국내 절토사면에서 채취한 두 종류의 풍화토 시료와 댐 건설시 사용되는 코아재를 대상으로 함수비 조건을 달리하며 직접전단시험을 수행하였다. 다짐시험을 통해 결정한 4단계의 함수비 조건(건조측, 최적, 습윤측, 포화)에 대해서 각 시료들의 연직응력과 최대 전단응력간의 관계로부터 산정한 Mohr-Coulomb의 ${\phi}_{peak}$과 $c_{peak}$를 비교한 결과, 전체적으로 모든 시료에 대해서 함수비가 증가함에 따라 ${\phi}_{peak}$은 큰 변화가 없으나 $c_{peak}$은 점차적으로 감소하였으며, 개략적으로 각각의 변화 비율을 분석한 결과, 함수비 조건이 건조측에서 최적, 습윤, 포화의 순서로 진행되어 변함에 따라 ${\phi}_{peak}$값은 일정하되, $c_{peak}$값은 건조측 $c_{peak}$값을 기준으로 약 25%씩 감소하는 것으로 나타났다.