• 대한토목학회논문집
• /
• 제32권1C호
• /
• pp.7-16
• /
• 2012

본 논문에서는 낙동강 불포화 실트질 모래의 매우 중요한 기본특성인 불포화 투수계수를 산정하기 위하여 Huang(1998)이 제안한 삼축셀을 이용하여 정적 측정 방법으로 불포화 투수계수를 구할 수 있도록 수정하여 불포화 투수 실험을 실시하였다. 이 시험 장치는 모관흡인력(matric suction)의 증가에 따른 투수계수의 변화를 측정할 수 있도록 설계되었다. 시험 장치를 사용하여 얻은 투수계수 값과 경험적 투수함수식으로부터 계산된 투수계수 값을 비교 분석하였다. 그 결과 불포화투수계수 값이 상대밀도, 실트함유율, 모관흡인력의 증가에 따라 감소하는 경향을 보였는데, 이러한 경향은 함수비와 간극비의 변화에 아주 밀접한 관련이 있다는 것을 알 수 있었다. 또한 Fredlund & Xing(1995)에 의하여 제시된 경험적 투수 함수식이 낙동강 실트질 모래의 불포화투수계수를 표현하는데 제일 적합한 모델이라는 판단을 내리게 되었다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 2008년도 추계 학술발표회
• /
• pp.427-435
• /
• 2008

A reliability based slope stability assessment method is proposed and examined considering the variation of matric suction which is measured by a real time slope monitoring system. Mean value first order reliability method and advanced first order reliability method are used to calculate reliability indices of a slope. The applicability of methods is compared by applying them to the range of matric suctions measured by the real-time monitoring system. Sensitivity analysis is also performed to examine the contribution of random variables to the reliability index of slope. Finally, the proposed method is applied to a model slope. The results show that the reliability index of slope can be used for efficient slope management by quantifying the risk of slope in real time.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제19권5호
• /
• pp.435-445
• /
• 2019

A series of element tests with different drainage conditions and strain rates were performed on compacted unsaturated non-plastic silt in unconfined conditions. Soil samples were compacted at water contents from dry to wet of optimum with the degree of saturation varying from 24 to 59.5% while maintaining the degree of compaction at 80%. The tests performed were shear infiltration tests in which specimens had constant net confining pressure, pore air pressure was kept drained and constant, just before the shear process pore water pressure was increased (and kept constant afterwards) to decrease matric suction and to start water infiltration. In constant water content tests, specimens had constant net confining pressure, pore air pressure was kept drained and constant whereas pore water pressure was kept undrained. As a result, the matric suction varied with increase in axial strain throughout the shearing process. In both cases, maximum shear strength was obtained for specimens prepared on dry side of optimum moisture content. Moreover, the gradient of stress path was not affected under different strain rates whereas the intercept of failure was changed due to the drainage conditions implied in this study.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제1권1호
• /
• pp.35-52
• /
• 2009

A significantly thick zone of steep slopes is commonly encountered above groundwater table and the soils within this zone are unsaturated with negative pore-water pressures (i.e., matric suction). Matric suction contributes significantly to the shear strength of soil and to the factor of safety of unsaturated slopes. However, infiltration during rainfall increases the pore-water pressure in soil resulting in a decrease in the matric suction and the shear strength of the soil. As a result, rainfall infiltration may eventually trigger a slope failure. Therefore, understanding of shear strength characteristics of saturated and unsaturated soils under shearing-infiltration (SI) conditions have direct implications in assessment of slope stability under rainfall conditions. This paper presents results from a series of consolidated drained (CD) and shearing-infiltration (SI) tests. Results show that the failure envelope obtained from the shearing-infiltration tests is independent of the infiltration rate. Failure envelopes obtained from CD and SI tests appear to be similar. For practical purposes the shear strength parameters from the CD tests can be used in stability analyses of slopes under rainfall conditions. The SI tests might be performed to obtain more conservative shear strength parameters and to study the pore-water pressure changes during infiltration.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제20권3호
• /
• pp.221-232
• /
• 2020

In many tropical regions, soil structures often fail under constant loads as a result of decreasing matric suction due to water infiltration. Most of the previous studies have been performed by infiltrating water in the soil specimen by keeping shear stress constant at 85-90% of peak shear strength in order to ensure specimen failure during water infiltration. However, not many studies are available to simulate the soil behavior when water is infiltrated at lower shear stress and how the deformations affect the soil behavior if the failure did not occur during water infiltration. This research aimed at understanding both the strength and deformation behavior of unsaturated soil during the course of water infiltration at 25%, 50% and 75% of maximum deviatoric stress and axial strain by keeping them constant. A unique stress-strain curve expresses the transient situation from unsaturated condition to failure state due to water infiltration is also drawn. The shearing-infiltration test results indicate that the water infiltration reduces matric suction and increase soil deformation. This research also indicates that unsaturated soil failure problems should not always be treated as shear strength problems but deformation should also be considered while addressing the problems related to unsaturated soils.

• 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.

• 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.

• 지질공학
• /
• 제18권4호
• /
• pp.523-535
• /
• 2008

강우재현장치를 제작하고, 강우 및 사면조건에 따라 강우재현 모형실험과 함수특성곡선실험(SWCC Cell Test)을 실시하여 불포화 특성에 관해 연구하였다. 그 결과를 이용하여 강우에 따른 침투거동 특성과 함수특성곡선 모델들의 불포화된 화강암질 풍화토에 대한 적용을 검토하였다. 강우재현 모형실험의 습윤과정(강우재현)과 건조과정(방치)에서 계측된 체적함수비와 모관흡인력을 비교한 결과 체적함수비는 $2{\sim}5%$, 모관흡인력은 $3{\sim}10\;kPa$ 정도 값의 차이를 보여 이력현상을 확인 할 수 있었다. 또한, 모관흡인력의 값이 체적함수비의 값에 비해 상대적으로 큰 차이를 보여 모관흡인력에 이력거동이 더 큼을 확인할 수 있었다. 강우재현 모형실험과 함수특성곡선실험에서 얻은 결과로부터 구한 함수특성곡선을 비교하면, 습윤과정과 건조과정에서 두 방법 모두 근접한 함수특성곡선을 얻을 수 있었으나, 두 방법 모두 습윤과정과 건조과정에서의 결과는 차이가 있었다. 이로써 불포화토의 특성을 고려한 보다 합리적인 설계나 안정검토에 함수특성곡선을 적용시킬 때에는 습윤과정에서는 습윤과정 함수특성곡선을 건조과정에서는 건조과정 함수특성곡선을 적용하는 것이 합당할 것으로 여겨진다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제13권4호
• /
• pp.45-51
• /
• 2012

불포화토를 대상으로 $K_0$ 압밀조건에서 삼축시험을 수행하여 전단강도를 분석하였다. 불포화 삼축압축시험에서는 대구지역에 있는 풍화토 시료를 성형하여 다양한 모관흡수력을 조절하였다. 건조 및 습윤 시 함수특성시험을 수행하여 실험치들을 van Genuchten 곡선으로 모델하였다. 함수특성곡선으로부터 모관흡수력이 유효응력에 기여하는 성분을 평가할 수 있다. 이로부터 유효응력을 산정하였으며 유효응력에 따른 전단강도를 결정하였다. 다양한 모관흡수력에 따른 전단강도는 유효응력으로 기술하였을 때, 유일한 직선으로 나타나며 포화토의 파괴포락선과 일치함을 알 수 있었다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제38권2호
• /
• pp.5-13
• /
• 2022

불포화토의 전단 특성 평가는 사면, 제방, 댐 등의 안정성과 투수 특성 평가에 매우 중요한 요소이다. 본 연구에서는 화강풍화토의 불포화 전단특성을 파악하기 위하여 불포화 삼축실험을 수행하였다. 실험에 사용된 시료는 국내에 분포하는 세립분이 다량함유된 SM계열 화강 풍화토이며, 다짐을 통하여 재성형 하였다. 모관 흡수력 및 시료의 밀도에 따른 불포화 전단 특성을 분석하였으며, 전단 과정에서 일정한 모관 흡수력을 유지 하기 위해 압밀-배수삼축실험(CD-test)을 수행하였다. 본 연구결과 화강풍화토 시료의 겉보기마찰각(ϕ^b)과 AEV(Air Entry Value)는 상대밀도가 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내었다. 그러나 모관흡수력이 증가함에 따라서는 점착력(c) 역시 증가하였지만 내부마찰각(ϕ')은 크게 변함이 없는 것으로 확인 되었다.