• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 추계 학술발표회
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• pp.71-78
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• 2010

The stability analysis of unsaturated infinite slope under rainfall-induced infiltration condition was performed using the generalized effective stress that unifies both saturated and unsaturated condition recently proposed by Lu and Likos(2004, 2006). The Soil-Water Characteristic Curve (SWCC) of the sand with the relative density of 75% was first measured for both drying and wetting processes. The Hydraulic Conductivity Function (HCF) and Suction Stress Characteristic Curve (SSCC) were subsequently estimated. Also, under the rainfall-induced infiltration condition transient seepage analysis of unsaturated infinite slope was performed using the finite element program, SEEP/W. Based on these results, the stability of unsaturated infinite slope under rainfall-induced infiltration condition was examined considering the suction stress. According to the results, the negative pore water pressure and water content within the soil changed with time due to the infiltration. Also, the variation of those caused the variation of suction stress and then the factor of safety of slope changed consequently during the rainfall period.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 추계 학술발표회
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• pp.764-771
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• 2010

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.

• 한국농공학회논문집
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• 제48권4호
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• pp.51-57
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• 2006

This study was carried out to investigate the soil water characteristic curve and prediction of void ratio with net stress and matric suction using the linear elastic and volumetric deformation analysis method on unsaturated silty. The unsaturated soil tests were conducted using a modified oedometer cell and specimens were prepared at water content 2 times of liquid limit and required void ratio. The axis translation technique was used to create the desired matric suctions in the samples. It is shown that soil water characteristic curve and volumetric water content were affected significantly by preconsolidation pressure. As a matric suction increases, the reduction ratio of void ratio was shown to considerably small. Also, the predicted and measured void ratio for unsaturated soils using the linear elastic and volumetric deformation analysis showed good agreement as net stress and matric suction increases.

• 지질공학
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• 제24권1호
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• pp.1-8
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• 2014

Numerical stability analysis of an unsaturated infinite slope under rainfall-induced infiltration conditions was performed using generalized effective stress to unify both saturated and unsaturated conditions The soil-water characteristic curve (SWCC) of sand with a relative density of 75% was initially measured for both drying and wetting processes. The hydraulic conductivity function (HCF) and suction stress characteristic curve (SSCC) were subsequently estimated. Under the rainfall-induced infiltration conditions, transient seepage analysis of an unsaturated infinite slope was performed using the finite element analysis program, SEEP/W. Based on these results, the stability of an unsaturated infinite slope under rainfall-induced infiltration conditions was examined in relation to suction stress. According to the results, the negative pore-water pressure and water content within the slope soil changed over time due to the infiltration. In addition, the variation of the negative pore-water pressure and water content led to a variation in suction stress and a subsequent change in the slope's factor of safety during the rainfall period.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.55-66
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• 2012

본 연구에서는 포항지역의 자연사면에서 채취된 이암풍화토(CL)의 흡입응력 이력현상을 조사하기 위하여 자동 흙-함수특성곡선(SWCC) 측정장치를 이용하여 건조 및 습윤과정에 따른 모관흡수력과 체적함수비를 측정하였다. 시료에 모관흡수력을 재하시켜 간극수를 유출시키는 건조과정과 반대로 모관흡수력을 제하시켜 간극수를 유입시키는 습윤과정을 재현하였다. 측정결과를 토대로 van Genuchten(1980)의 방법을 이용하여 흙-함수특성곡선(SWCC)을 산정한 결과 유효포화도에 따른 모관흡수력은 비선형적인 관계를 나타내며, 건조 및 습윤과정을 거치는 동안 동일한 유효포화도에서 다른 모관흡수력을 나타내는 이력현상(hysteresis)이 발생되었다. 그리고 Lu and Likos(2006)의 방법을 이용하여 흡입응력특성곡선(SSCC)을 산정한 결과 낮은 모관흡수력에서 흡입응력은 빠르게 증가하며 이후 미소하게 증가하는 것으로 나타났으며, 동일한 모관흡수력에서는 건조과정의 흡입응력이 습윤과정의 흡입응력보다 크게 나타내는 이력현상이 발생되었다. 따라서 불포화토의 특성을 고려하여 설계 및 안정성 검토를 수행하는 경우 강우침투시에는 습윤과정의 흡입응력특성곡선(SSCC)을 적용하고, 건조 혹은 배수시에는 건조과정의 흡입응력특성곡선(SSCC)을 적용하는 것이 바람직하다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권4C호
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• pp.169-175
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• 2012

불포화토의 함수특성은 구속효과 및 이력현상에 따라 변화한다. 이로 인하여 불포화 지층의 유효응력을 정의할 때, 모관흡수력이 기여하는 효과가 깊이에 따라 변화하거나 침투 및 증발과정에서 상이하게 나타난다. 불포화토의 유효응력은 흡수응력 특성곡선에 근거하여 일반화 할 수 있다. 이러한 일반화를 위해서, 구속응력과 함수특성곡선의 관계를 찾는 것이 필요하다. 본 연구에서는 다양한 구속응력을 가한 상태에서 압력판 추출시험을 수행하고 건조 및 습윤과정에서 나타나는 함수특성의 이력현상을 획득하였다. 그리고 각 이력과정에 대한 유효 체적함수비와 모관흡수력 관계를 구할 수 있었다. 이로부터 모관흡수력에 따른 흡수응력 특성곡선을 정의할 수 있었다. 또한 삼축시험시 구한 불포화 전단강도로부터, 흡수응력과 유효응력을 모관흡수력으로부터 구할 수 있었다. 함수특성에 근거한 유효응력 파괴규준은 유일하게 나타났으며 포화시 파괴포락선과 일치하였다. 삼축시험으로부터 구한 흡수응력은 대표 함수특성곡선으로부터 구한 것과 유사하게 나타났다. 따라서 각 이력과정에서 구속효과에 대하여 함수특성곡선이 유일하게 정의될 수 있음을 입증하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권7호
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• pp.15-24
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• 2016

보은 화강암 풍화토에 대한 불포화 특성을 조사하기 위하여 자동 흙-함수특성곡선 시험장치를 이용하여 건조 및 습윤과정에 따른 모관흡수력과 체적함수비를 측정하였다. 이를 토대로 van Genuchten(1980)의 방법을 이용하여 흙-함수특성곡선(SWCC)을 산정한 결과 유효포화도에 따른 모관흡수력은 S자형의 비선형적인 관계를 나타내며, 건조 및 습윤과정을 거치는 동안 이력현상이 발생되었다. Lu and Likos(2006)의 방법을 이용하여 흡입응력특성곡선(SSCC)을 산정한 결과 유효포화도가 낮은 경우 건조과정의 흡입응력은 일정하게 유지되나 습윤과정의 흡입응력은 증가하는 경향을 보인다. 그러나 유효포화도가 큰 경우에는 동일한 유효포화도에서 건조과정의 흡입응력이 습윤과정의 흡입응력보다 크게 발생되었다. 한편 계수추정방법의 하나인 van Genuchten(1980)의 방법을 이용하여 투수계수함수(HCF)를 산정한 결과 모관흡수력이 증가함에 따라 불포화 투수계수는 감소하며, 모관흡수력에 따른 불포화 투수계수의 감소 속도는 건조과정이 습윤과정보다 더 크게 발생됨을 알 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권3호
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• pp.47-58
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• 2014

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.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.25-32
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• 2011

본 연구에서는 자동 흙-함수특성곡선 시험장치를 이용하여 새만금지역에서 채취한 준설토의 모관흡수력과 체적함수비를 측정하였다. 측정결과를 토대로 Van Genuchten(1980)의 방법을 이용하여 흙-함수특성곡선(SWCC)을 산정하였다. 동일한 유효포화도에서 건조과정의 모관흡수력은 습윤과정의 모관흡수력보다 크게 나타났다. Lu and Likos(2006)의 방법을 이용하여 모관흡수력에 따른 흡입응력을 산정하고, 흙-함수특성곡선(SWCC)의 불포화 관련계수를 토대로 흡입응력특성곡선(SSCC)을 예측하였다. 건조과정의 흡입응력은 유효포화도가 증가함에 따라 증가하다가 감소하지만 습윤과정의 흡입응력은 유효포화도가 증가함에 따라 지속적으로 감소한다. 또한 동일한 유효포화도에서 건조과정의 흡입응력은 습윤과정의 흡입응력보다 크게 나타났다. 한편 van Genuchten(1980)의 방법을 이용하여 투수계수함수(HCF)를 예측하였다. 체적함수비가 증가함에 따라 불포화 투수계수는 증가하며, 동일한 모관흡수력에서 건조과정의 투수계수가 습윤과정의 투수계수보다 크게 나타났다. 흙-함수특성곡선(SWCC)과 흡입응력특성곡선(SSCC)의 산정결과에 의하면 건조 및 습윤과정에서 흡입응력 혹은 모관흡수력에 대한 이력현상이 발생되었다. 이러한 이력현상은 흙입자 사이의 간극수로 인한 잉크병 효과에 의한 것이다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제25권4호
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• pp.283-294
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• 2021

This paper presents a rigorous solution for spherical cavity expansion in unsaturated soils under constant suction condition. The hydraulic behavior that describes the saturation-suction relationship is modeled by a void ratio-dependent soil-water characteristic curve, which allows the hydraulic behavior to fully couple with the mechanical behavior that is described by an extended critical state soil model for unsaturated soil through the specific volume. Considering the boundary condition and introducing an auxiliary coordinate, the problem is formulated to a system of first-order differential equations with three principal stress components and suction as basic unknowns, which is solved as an initial value problem. Parameter analyses are conducted to investigate the effects of suction and the overconsolidation ratio on the overall expansion responses, including the pressure-expansion response, the distribution of the stress components around the cavity, and the stress path of the soil during cavity expansion. The results reveal that the expansion pressures and the distribution of the stress components in unsaturated soils are generally higher than those in saturated soils due to the existence of suction.