• 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.

• 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.

• Geomechanics and Engineering
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• 제31권2호
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• pp.223-235
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• 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
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• 제22권2호
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• pp.145-155
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• 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.

• 한국지반공학회논문집
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• 제17권5호
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• pp.71-82
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• 2001

불포화토에 있어서 함수상태는 지반이 건조할수록 수축하고 습윤상태로 진행할수록 파괴에 이르게 하는 추가적인 입자간 응력을 발생시키며, 이러한 간극수와 흙입자 사이에 발생하는 현상을 규명하기 위해서는 정확한 모형화가 필요하다. 흙입자와 간극수 사이의 상호작용에서 흡입유발 유효응력(suction-induced effective stress)을 규명하기 위해 정규모형(regular packing)과 임의모형(random packing)이 적용될 수 있다. 최근의 연구결과에 따르면 흙은 흡입유발 유효응력과 밀접한 관계가 있으며, 흙의 비등방텐서(anisotropic tensor)를 구하기 위해 적용된 ALTERNAT 모델을 이용하여 구조텐서(fabric tensor)를 개략적으로 정의할 수 있다. Thornton의 임의모형 시뮬레이션은 구조텐서에 상응하는 파괴응력 상태를 포함하고 있으며, 미소역학 시뮬레이션을 통하여 구조텐서를 구하였다. 본 연구에서는 상기에 언급된 구형의 흙입자 모형에 대한 이론적 고찰이 수행되었고, ALTERNAT 모델을 적용한 간단한 비등방텐서의 결과를 구조텐서와 비교하였다. 본 연구결과 비등방텐서는 미소역학 시뮬레이션에 의한 구조텐서에 비해 약 20~40%정도 큰 값을 나타내었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권9호
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• pp.5-15
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• 2015

본 연구에서는 수리-역학적 유한요소 해석기법을 바탕으로 강우침투에 의한 비탈면 안정성과 커플링 효과를 분석하였다. 이를 위해 수리학적 특성과 역학적 특성을 동시에 고려할 수 있는 해석기법을 개발 하였으며, 현장모관흡수력 측정 결과를 활용하여 해석기법을 검증하였다. 이를 바탕으로 균질한 지층과 비탈면을 모델링 하여 강우발생에 따른 모관흡수력 변화, 평균유효응력, 간극률 변화, 지반 변위, 안전율의 결과를 단계별 해석결과와 비교 분석하였다. 그 결과, 간극률의 변화를 고려할 수 있는 커플링 해석의 변위는 단계별 해석에 비해 크게 나타났으며, 모관흡수력은 천천히 감소하는 것으로 나타났다. 커플링 해석을 통해 동시에 계산된 변형과 모관흡수력 감소는 비탈면의 불안정성에 큰 영향을 미치며, 점진적 파괴거동을 확인할 수 있다. 커플링 해석을 통한 비탈면 안정해석 시, 단기간 발생한 강우에 대해 낮은 안전율을 보여 커플링 효과가 큰 것으로 나타났으며, 집중호우에 의한 비탈면 설계 시 커플링 해석이 필요함을 알 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제29권1호
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• pp.38-51
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• 2019

Barcelona Basic Model(BBM)은 응력의 변화에 따른 부피변화뿐만 아니라 흡입력의 변화에 따른 팽윤거동을 설명할 수 있으며, 흡입력 변화에 따른 점착력과 선행압밀응력의 변화와 온도변화에 따른 선행압밀응력의 변화를 고려할 수 있다. 따라서, 고준위방사성폐기물 처분시스템에서 공학적방벽재로 고려되고 있는 벤토나이트 완충재의 열-수리-역학적 복합거동을 예측 및 분석하는 것에 많이 활용되고 있다. 그러나 우리나라의 암반 및 지반 공학자들에게 잘 알려져 있지 않기 때문에 BBM을 소개하고자 한다. BBM은 불포화 토질의 역학적 거동을 모사하기 위해 Modified Cam Clay(MCC) 모델을 확장하여 만들어 졌기 때문에 본 고에서는 먼저 MCC 모델을 간략하게 소개하고, 열-탄소성 모델인 BBM을 상세히 소개하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.34-34
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• 2012

Heavy storms rainfall has caused many landslides and slope failures especially in the mountainous area of the world. Landslides and slope failures are common geologic hazards and posed serious threats and globally cause billions in monetary losses and thousands of casualies each year so that studies on slope stability and its failure mechanism under rainfall are being increasing attention of these days. Rainfall-induced slope failures are generally caused by the rise in ground water level, and increase in pore water pressures and seepage forces during periods of intense rainfall. The effective stress in the soil will be decreased due to the increased pore pressure, which thus reduces the soil shear strength, eventually resulting in slope failure. During the rainfall, a wetting front goes downward into the slope, resulting in a gradual increase of the water content and a decrease of the negative pore-water pressure. This negative pore-water pressure is referred to as matric suction when referenced to the pore air pressure that contributes to the stability of unsaturated soil slopes. Therefore, the importance is the study of saturated unsaturated soil behaviors in evaluation of slope stability under heavy rainfall condition. In an actual field, a series of failures may occur in a slope due to a rainfall event. So, this study attempts to develop a numerical model to investigate this failure mechanism. A two-dimensional seepage flow model coupled with a one-dimensional surface flow and erosion/deposition model is used for seepage analysis. It is necessary to identify either there is surface runoff produced or not in a soil slope during a rainfall event, while analyzing the seepage and stability of such slopes. Runoff produced by rainfall may result erosion/deposition process on the surface of the slope. The depth of runoff has vital role in the seepage process within the soil domain so that surface flow and erosion/deposition model computes the surface water head of the runoff produced by the rainfall, and erosion/deposition on the surface of the model slope. Pore water pressure and moisture content data obtained by the seepage flow model are then used to analyze the stability of the slope. Spencer method of slope stability analysis is incorporated into dynamic programming to locate the critical slip surface of a general slope.

• 자원환경지질
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• 제47권1호
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• pp.49-59
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• 2014

강우로 인해 유발되는 산사태는 강우침투로 인한 사면내 간극수압의 증가와 흙의 유효응력 및 전단강도의 감소로 인해 발생한다. 현재 광역적인 지역을 대상으로 산사태의 발생가능성을 분석하는데 주로 활용되고 있는 통계적 분석기법은 이러한 산사태 발생메커니즘을 고려할 수 없는 단점을 갖고 있다. 따라서 최근 들어 산사태의 발생메커니즘을 고려할 수 있는 물리적 사면모델이 산사태 취약성 분석을 수행하는데 많이 적용되고 있다. 그러나 사면 모델을 활용하는 기존의 연구는 강우의 침투로 발생하는 포화층 상부의 불포화층의 특성을 거의 고려하지 않고 포화층의 강도 특성만을 고려하여 분석을 수행하여 왔다. 따라서 본 연구에서는 포화층의 강도특성과 함께 불포화층의 강도 특성을 고려한 수정 전단강도 식을 활용하여 산사태 취약성 분석을 수행하고자 하였다. 또한 강우강도와 지반의 수리적 특성을 고려하여 지하수위 산정이 가능한 포화깊이비 계산식을 사면 모델과 결합하여 시간에 따른 지하수위 변화를 계산하고 이를 취약성 분석에 활용하였다. 본 연구에서는 실제 집중호우가 발생한 강원도 평창군 진부면 일대지역의 2006년 7월 14 ~ 16일의 강우강도를 이용하여 3일간의 안전율을 계산하여 산사태 취약성 분석을 수행하였으며 그 결과를 ROC 분석을 통해 실제 산사태 발생 위치와 비교하여 예측의 정확성을 분석하였다.