The Influence of Overburden Pressure and Volume Change on the Soil-water Characteristic Curve of Unsaturated Weathered Granite Soil

상재하중과 체적변형을 고려한 불포화화강풍화토의 함수특성곡선

  • 이영휘 (영남대학교 건설시스템공학부) ;
  • 김태한 (영남대학교 건설시스템공학과) ;
  • 문석준 (영남대학교 건설시스템공학과)
  • Received : 2010.01.26
  • Accepted : 2010.04.06
  • Published : 2010.05.01

Abstract

The comprehensive tests on unsaturated weathered granite soils are carried out to obtain the soil-water characteristic curve that is the one of the essential requisites to study the unsaturated soil. The weathered granite soils were obtained at Palgong mountain in Daegu. The existing test results have been carried out without overburden pressures and volume changes. In this study, the volumetric pressure plate extractor is improved to consider two factors such as overburden pressure and volume change. The applied overburden pressures were 0, 25, 50, 75, 100kPa and volume changes were measured at each phase. he results of this study are summarized as follows: As the overburden pressure increases, the volumetric water content decreases at the same matric suction and the air entry value increases and gradient of curve at the transition zone and the size of the hysteresis loops decreases. As the overburden pressure increases, the degree of saturation increases at the same matric suction and degree of saturation of the wetting curve is higher than that of dry curve. The SWCC with volume changes are slightly larger than those without volume changes. The general equation proposed by Fredlund & Xing(1994) to fit the experimental result of the SWCC indicates good agreement. The empirical parameters a, n, m as overburden pressure show similar inclination as the existing results.

불포화토의 역학적 성질을 규명하기 위한 가장 기본적인 요소인 함수특성곡선을 연구하기 위하여 대구 팔공산 지역의 화강풍화토를 대상으로 함수특성곡선시험을 수행하였다. 기존의 함수특성곡선 실험은 상재하중과 체적변형의 고려없이 실시하였지만, 본실험은 두요소를 고려하기 위하여 기존의 실험장비인 압력판 추출기를 개량하여 함수특성곡선 실험을 실시하였다. 시험과정에 있어 상재하중은 0, 25, 50, 75, 100kPa을 가하였으며, 체적변형은 각 단계마다 측정하였다. 본 실험의 시료를 통한 함수특성곡선 실험 결과는 상재하중의 증가에 따라 동일한 모관흡수력에서 낮은 체적함수비를 가졌으며, 공기함입치는 증가하였다. 또한 전이영역 구간의 기울기는 감소하는 결과를 나타내었으며 이력현상은 줄어드는 결과를 보였다. 포화도는 상재하중의 증가에 따라 동일한 흡수력에서 큰 값을 나타내었으며 건조과정보다는 습윤과정이 큰 값을 나타내었다. 체적변화를 고려한 함수특성곡선은 미고려한 함수특성곡선보다 미세하게 큰 값을 나타낸다. 본 실험의 실측치와 Fredlund와 Xing(1994)의 이론식은 잘 부합하는 결과를 나타내었으며, 상수값 a, n, m값은 상재하중에 따라 기존의 연구결과와 비슷한 양상을 보였다.

Keywords

References

  1. 박재영(2007), 상재하중이 불포화풍화토의 함수특성곡선 및 사면의 안정성에 미치는 영향, 석사학위 논문, 단국대학교. pp. 25-36.
  2. 성상규, 이인모(2003), 화강풍화잔적토의 불포화전단강도에 미치는 순연직응력의 영향, 한국지반공학회 논문집, Vol. 19, No. 2, pp. 27-38.
  3. 오세붕, 문종호, 김태경, 김윤기(2008), 불포화 지반특성 영향 에 대한 강우시 사면붕괴의 사례 연구, 대한토목학회논문집, Vol. 28, No. 3C, pp. 167-178.
  4. Bear, J.(1979), Hydraulics of Groundwater, McGraw-Hill, New York, pp. 569.
  5. Brook, R. H. and A. T. Corey(1964), Hydraulic Properties of Porous Media, Hydrology Papers, Colorado States University, Fort Collins, Colorado, pp. 27.
  6. Fredlund, D. G. and Xing, A.(1994), Equations for Soil-Water Characteristic Curve, Canadian Geotechnical Journal, Vol. 31, No. 4, pp. 533-546. https://doi.org/10.1139/t94-062
  7. Ng, C. W. W. and Pang, Y. W.(2000), Influence of Stress State on Soil-Water Characteristics and Slope Stability, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 126, No. 2, pp. 157-166. https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0241(2000)126:2(157)
  8. Vanapalli, S. K., Fredlund, D. G., Pufahl, D. E. and Clifton, A. W.(1996), Model for the Prediction of Shear Strength with Respect to Soil Suction, Canadian Geotechnical Journal, Vol. 33, No. 3, pp. 379-392. https://doi.org/10.1139/t96-060
  9. van Genuchten(1980), A Closed-Form Equation of Predicting the Hydraulic Conductivity of Unsaturated Soils, Soil Science Society of America Journal, Vol. 44, No. 5, pp. 892-898. https://doi.org/10.2136/sssaj1980.03615995004400050002x