유기물 함량이 많은 난지권 제주도의 화산회 토양에서의 수분함량과 토양수분 장력과의 관계를 파악하는 것이 밭작물이 주로 재배되는 제주도 특성상 계획적인 관개관리를 통해 효율적인 물 관리를 가능하게 할 것이므로 이를 위해 본 연구는 토양수분 장력을 실측하지 않고 추정할 수 있도록 유기물 함량이 다른 토색별 토양수분특성곡선을 작성하고자 하였다. 유기물 함량에 차이가 많이 나는 세 가지 색의 토양을 이용해 토양수분 장력별로 토양수분 함량을 측정한 후 scaling 기법을 이용해 토양수분 특성곡선 추정모형을 작성했다. 암갈색, 농암갈색, 흑색으로 구분이 가능한 화산회 토양을 토색별로 살펴보면, 토성이 동일하더라도 유기물함량이 높은 화산회 토양일수록 토색이 진한 경향을 보여 토색에 미치는 유기물 함량의 영향을 판단할 수 있었다. 토색별 토양수분 특성곡선은 흑색토, 농암갈색토, 암갈색토의 순으로 수분 보유능의 차이를 보였으며, 이들도 scaling 기법을 통해 토양수분장력을 dimensionless water content의 멱함수 형태로 단일화 시킬 수 있었다. 또한, scale 변환 수분함량을 이용해 주로 토양수분 특성을 해석하는데 많이 이용되고 있는 van Genuchten 모형에 적용할 수 있는 매개변수들을 토양시료 전체에 대해, 그리고 각각의 토색별로 작성하였다. 이들 함수는 로지스틱(logistic) 형태를 보였다. 결과적으로 토양수분 곡선특성 추정모형은 수리특성의 기본이 되어 농경지에서의 물의 이동특성을 해석하는 밑바탕이 될 것이며, van Genuchten 변수들은 유기물 함량이 높은 지역에서 SWAT 등의 다양한 수문모형들에 적용이 가능할 것이다.
It has been reported that many slope failures in unsaturated soils are mainly caused by downward infiltration due to rainfall. The rainfall characteristics could be an important factor, and more predictable slope failures can be achieved by considering more reasonable rainfall conditions. So, a need exists that these trends of infiltration in weathered soils, which is commonly found in Korea, are assessed by considering rainfall conditions based on phenomenological approach. In this paper, numerical analyses of unsaturated soil slope under rainfall conditions are presented based on the soil-water characteristic curve in the laboratory and huff method. Then the performance of unsaturated weathered soil slopes was evaluated under various conditions after applying the effect of overburden pressure on SWCCs and fines contents. The results demonstrated that the rainfall conditions using Huff method can be very effective and the proper application on analysis is very important to enhance the prediction on unsaturated slope stability.
영남지역의 대표적인 밭토양의 모암지대별 특성차이를 알기 위해 모래입자의 형태적 특성인 구형도를 조사하고 토양수분특성곡선을 구한 결과는 다음과 같다. 모래인자의 형태적 특성인 구형도는 모래입자의 크기에 관계없이 화성암에서 0.56~0.61, 퇴적암에서 0.63~0.67의 범위로 퇴적암 유래 토양에서 높게 나타났으며 화성암 유래 토양의 경우에는 입자가 작을수록 구형도가 더 낮은 경향을 보였다. 토양수분특성곡선은 사양질에서보다 식 양질토양에서 모암간에 큰 차이가 있었고, 화성암에서보다는 퇴적암에서 유래된 토양이 보수력이 높은 경향이었다. 유효수분율에 의하여 scale을 변환시킨 결과 토성이나 모암지대에 상관없이 토양수분 특성곡선이 거의 변화를 보이지 않는 것으로 나타났다. 그러나 퇴적암지대의 식양질 토양에서는 조금 벗어난 값을 보였다.
The stability analysis method of an unsaturated slope considering the suction stress was performed on the infinite sand slope. During drying and wetting processes, the Soil-Water Characteristics Curve (SWCC) of the sand with the relative density of 75% was measured using the automated SWCC apparatus. Also, the Suction Stress Characteristics Curve (SSCC) was estimated. Based on these results, the stability analysis of an unsaturated infinite slope was carried out considering the slope angle, the weathering zone and the relative change in friction angle as a soil depth. According to the result of slope stability analysis, the safety factors of slope were less than 1 when the slope angles were more than $50^{\circ}$. The safety factors of slope tend to increase with increasing the depth from the ground surface. Especially, the safety factors have a tendency to increase and decrease above near the ground water level due to the suction stress. The maximum safety factor of slope in this analysis was occurred at the Air Entry Value (AEV) of drying process. The influence range of suction stress above the ground water level can be found out and can be defined as the funicular zone which means the metric suction range from the air entry point to the point of residual volumetric water content.
Al-Mahbashi, Ahmed M.;Elkady, Tamer Y.;Alrefeai, Talal O.
Geomechanics and Engineering
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제8권5호
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pp.687-706
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2015
Methods commonly used to evaluate the improvement of lime-treated expansive soil include swelling characteristics and unconfined compressive strength. In the field, lime-treated expansive soils are in compacted unsaturated state. Soil water characteristic curves (SWCCs) represent a key parameter to interpret and describe the behavior of unsaturated expansive soil. This paper investigates the use of SWCC as a technique to evaluate improvements acquired by expansive soil after lime treatment. Three different lime contents were considered 2%, 4% and 6% by dry weight of clay. Series of tests were performed to determine the SWCC for the different lime content under curing periods of 7 and 28 day. Correlations between key features of the soil water characteristic curves of lime treated expansive soils and basic engineering behavior such as swelling characteristics and unconfined compression strength were established. Test results revealed that initial slope ($S_1$), saturated water content ($w_{sat}$), and air entry value (AEV) play an important role in reflecting improvement in engineering behavior achieved by lime treatment.
본 연구에서는 예천지역의 화강풍화토에 대하여 KS F 2302의 체 분석 방법과 규정에 준하여 체분석 시험을 수행하고, 물 세척시 발생되는 흙의 입자분리와 입도분포 변화의 특성을 비교 분석하였다. 광학현미경에 의한 영상이미지 분석결과 흙입자가 물에 의해 더 작은 입자로 분리됨을 확인하였고 입도분포곡선의 변화를 5가지 지표값으로 산출한 결과 세립분(0.075 mm)의 증가량은 13.67%, 임의 입경(0.25 mm)의 증가량은 19.44%, 입도분포곡선의 최대통과율폭(BM)은 #30 체에서 21.08%가 증가되었고 입도분포곡선의 이동면적(A)은 69.28%·mm로 분석되었으며 평균입경(D50)은 0.663 mm가 감소되었다. 이러한 결과는 물 세척을 수행하는 것이 세립토의 함량이 실제보다 과소평가 되는 것을 막을 수 있는 효과적인 방법임을 의미한다.
Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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제24권E1호
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pp.12-23
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2008
Relationship between the optimum soil water content and clay content on soil samples from mid-latitude European forest was tested. Soil samples from 4 different experimental sites (two forest sites in the Netherlands and a Danish forest) were collected, and analyzed for the soil physical and chemical characteristics. Water retention curves for the soil samples were determined according to the standard procedure ISO 11274, and pF decreased with increase in soil water contents. NO is simultaneously produced and consumed by microbiological processes, which comprise of nitrification and denitrification. NO consumption and production rates were determined from the soil samples and compared to their corresponding water retention curves in order to find the optimum soil water content and matric potential for maximum NO release from mid-latitude soils. NO consumption rate coefficient (k) in Hollandse Hout was significantly lower than those in other soil sites. Maximum NO production was observed at an intermediate soil moisture ($0.2{\sim}0.3kg/kg$) in all the soil samples. Resulting from the NO consumption and production rates for the soils, the empirical NO fluxes of the different soils were calculated in the laboratory.
본 연구에서는 임기광산 폐석적치장을 형성하고 있는 광미의 불포화 특성을 조사하기 위하여 자동 흙-함수특성곡선(SWCC) 측정장치를 이용하여 건조 및 습윤과정에 따른 모관흡수력과 체적함수비를 측정하였다. 측정결과를 토대로 van Genuchten 방법을 이용하여 흙-함수특성곡선(SWCC)을 산정하였다. 산정된 흙-함수특선곡선(SWCC)의 ${\alpha}$와 n을 이용하여 흙의 종류를 구분하면 폐석적치장 광미시료는 점토질 모래(clayey sand)에 해당한다. Lu and Likos 방법으로 광미시료의 흡입응력특성곡선(SSCC)을 산정한 결과 흙-함수특성곡선(SWCC)과 유사한 S자형 곡선을 나타낸다. 동일한 유효포화도에서 건조과정의 흡입응력이 습윤과정의 흡입응력보다 크게 발생되는 이력현상이 나타났다. 그리고 불포화토의 유효응력은 공기함입치 이내로 작용할 경우 포화시 유효응력과 동일하나, 공기함입치 이상의 모관흡수력이 작용할 경우 포화토의 유효응력보다 큰 값을 갖는다. 한편, van Genuchten 방법으로 산정된 광미시료의 불포화 투수계수는 모관흡수력이 증가함에 따라 감소하며, 건조과정의 투수계수가 습윤과정의 투수계수보가 크게 발생됨을 알 수 있다.
The characteristics and prediction model for the shear strength of unsaturated residual soils was studied. In order to investigate the influence of the net normal stress on the shear strength, unsaturated triaxial tests and SWCC tests were carried out varying the net normal stress, and the experimental data for unsaturated shear strength tests were compared with predicted shear strength envelopes using existing prediction models. It was shown that the soil - water characteristic curve and the shear strength of the unsaturated soil varied with the change of the net normal stress. Therefore, to achieve a truly descriptive shear strength envelope for unsaturated soils, tile effect of the normal stress on the contribution of matric suction to the shear strength has to be taken into consideration. In this paper, a modified prediction model for the unsaturated shear strength was proposed.
Soil-aggregate system in pavement foundations exist in unsaturated conditions. However, change in water content on foundation layers due to joint and structural cracks during rainfall may cause problems like layer deformations or partial settlements. Therefore, a need exist to evaluate the infiltration and drainage capacity of soil-aggregate foundation system under both saturated and unsaturated conditions. To do that, a laboratory soil-water characteristic curve and permeability under unsaturated conditions are assessed to establish hydraulic properties of geomaterials and limited numerical analysis are performed respectively. As a result, it was found that suction profiles and drainage process was greatly influenced by the initial suction of soil-aggregate system at the time of infiltration, soil water characteristics curves, and hysteresis effects.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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