• Geomechanics and Engineering
• /
• 제21권3호
• /
• pp.247-258
• /
• 2020

The shear strength of unsaturated soils, a research hotspot in geotechnical engineering, has great guiding significance for geotechnical engineering design. Although kinds of calculation models for the shear strength of unsaturated soil have been put forward by predecessors, there is still need for new models to extensively consider the nonlinear variation of shear strength, particularly for the nonlinear effect of the net normal stress on the shear strength of unsaturated soil. Here, the shear strength of unsaturated soils is explored to study the nonlinear effects of net normal stress with the introduction of a general nonlinear Mohr-Coulomb (M-C) strength criterion, and the relationship between the matric suction (or suction stress) and degree of saturation (DOS) constructed by the soil-water characteristics curve (SWCC) of van Genuchten is also applied for unsaturated soil. Then, two calculation models (i.e., an envelope shell model and an effective stress model) are established for the shear strength of unsaturated soils under the nonlinear strength theory. In these two models, the curve of the shear strength of unsaturated soils versus the net normal stress exhibits a tendency to gently. Moreover, the proposed formulas have flexibility and convenience with five parameters (for the effective stress model) or six parameters (for the envelope shell model), which are from the M-C strength parameters of the saturated soil and fitting parameters of SWCC of van Genuchten. Thereafter, by comparison with the classical theory of the shear strength of unsaturated soils from some actual cases, the rationality and accuracy of the present models were verified.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제28권5C호
• /
• pp.255-262
• /
• 2008

본 연구에서는 다짐 재료의 강도특성에 나타나는 이방성과 그 정도를 명확히 밝히기 위해 다짐 재료로 널리 사용되는 화강풍화토를 이용해 포화, 불포화 상태에서 삼축압축시험을 실시했다. 공시체는 다짐도 $D_c$=90%가 되도록 다짐한 후 ${\sigma}_1$ 방향과 퇴적면이 이루는 각도로 정의되는 ${\delta}$가 $0^{\circ}C$, $45^{\circ}C$, $90^{\circ}C$가 되도록 제작되었다. 실험결과, 불포화토의 전단강도에 미치는 흡입력(suction)의 기여율에는 ${\delta}$ 의존성이 확인되지 않았고, 다짐재료의 전단강도에 나타나는 이방성은 포화시보다 불포화시에 현저히 나타나는 것으로 평가되었다. 또한 실험을 통해 도출된 결과를 이용해, ${\sigma}_1$ 방향과 퇴적면과 이루는 각도 ${\delta}$가 서로 다른 불포화토의 전단강도를 간단히 추정할 수 있는 방법을 제안하였다.

• 지질공학
• /
• 제27권4호
• /
• pp.475-487
• /
• 2017

본 연구에서는 산사태 모형토조 실험을 통해 강우침투에 의해 나타나는 산사태의 발생특성 및 지반재료의 변화특성에 관하여 분석하였다. 실험장치는 모형토조, 강우재현장치, 계측장치로 구성되어 있으며, 인공사면 상부에서 200 mm/hr의 극한강우를 살수함으로써 산사태를 유발하였다. 모관흡수력과 체적함수비 계측장치는 인공사면의 천부(GL-0.2 m), 중부(GL-0.4 m), 심부(GL-0.6 m)의 각 심도별로 3세트씩 설치하였으며, 실험은 화강암 풍화토, 편마암 풍화토, 이암 풍화토 각각에 대한 현장조건과 상대적으로 느슨한 조건 및 조밀한 조건으로 나누어 실험을 진행하였다. 분석결과, 극한강우에 의하여 실험 초반에는 사면 표층에서 세굴현상이 우세하게 나타나다가 이후 국지적으로 발생한 횡적인 인장균열면을 따라서 산사태가 발생했다. 산사태는 강우침투에 따른 습윤전선(wetting front)의 전이로 인해 천부에서부터 심부로 점차 확장되는 천층파괴(shallow failure)의 형태를 띰과 동시에 사면의 선단부(toe part)에서부터 정상부(crest part)로 점차 전이되는 후퇴성붕괴(retrogressive failure)의 양상을 보였다. 강우침투에 따른 포화영역에서 모관흡수력은 아무런 전조현상 없이 급격하게 감소하는 반면에, 체적함수비는 점진적으로 증가하다가 최대값에 도달하여 이 값을 일정시간 유지한 뒤 산사태 발생 시 급격히 감소하는 것으로 나타났다.

• 한국농공학회:학술대회논문집
• /
• 한국농공학회 2003년도 학술발표논문집
• /
• pp.191-194
• /
• 2003

The purpose of this paper was to derive soil-water characteristic curve equation for unsaturated soil. To this end, a series of suction measured test was conducted on the selected 4 kinds of soil which is located in Korea, used the modified pressure plate apparatus. From the test results, it was proved that characteristic curve changes according to grain size distribution, size of void and fine grained soil contents. Residual degree of saturation(Sr) was decreased with void ratio and changed with fine grained soil contents, parameter ${\lambda}$ and hr was increased with void ratio. Soil-water characteristic curve equation based on the test result was suggested by void ratio or grain size distribution.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 2000년도 가을 학술발표회 논문집
• /
• pp.377-384
• /
• 2000

The characteristics and prediction model of the shear strength for unsaturated residual soils was studied. In order to investigate the influence of the initial water content on the shear strength, unsaturated triaxial tests were carried out varying the initial water content, and the applicability of existing prediction models for the unsaturated shear strength was testified. It was shown that the soil - water characteristic curve and the shear strength of the unsaturated soil varied with the change of the initial water content. A sample compacted in the lower initial water content needs a higher suction to get the same degree of saturation while the shear strength of a sample with the lower initial water content displays a lower value. In order to apply the existing prediction models of the unsaturated shear strength to granite residual soils, a correction coefficient, α, on the internal friction angle, ø'was added.

• 한국도로학회논문집
• /
• 제20권1호
• /
• pp.19-25
• /
• 2018

PURPOSES : The purpose of this study is to identify the road-subsidence mechanism in unsaturated sandy soils. METHODS : A series of soil chamber tests were conducted under various conditions. RESULTS : The cavity-expansion characteristics in unsaturated sandy soils due to seepage were affected by the outlet size, seepage intensity, relative density, and fine content. CONCLUSIONS : In unsaturated sandy soils, the cavity-expansion speed was affected by the outlet size, relative density, seepage intensity, and clay content; however, the cavity-expansion shape was very similar. As the outlet size and seepage intensity increased, the cavity-expansion speed increased. As the relative density increased, the cavity-expansion speed increased because of a sudden decrease in shear strength, resulting from the increased saturation (reduction of matric suction). The cavity expanded faster with the increasing clay content, up to a certain threshold. It expanded at a slower rate once it passed the threshold. Finally, it reached a stable state where the cavity did not expand due to seepage.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
• /
• 한국지반공학회 1992년도 폐기물 매립지의 공학적 특성과 개량기술
• /
• pp.19-32
• /
• 1992

Objectives of this study are : 1) to utilize capillary theory and obtain pore-size distribution profiles from moisture-suction relationships using Laplace theory. 2) to investigate the behavior of Light Non-Aqueous Phase Liquids(LNAPLs) in the subsurface environment and to develop several predictive relationships which can be used to assess the effectiveness of various LNAPLs remediation technologies. The relationship to predict pore-size distribution function expressed in differencial equation is found by using capillary theory. Also, experiments are conducted to : the various LNAPLs subjected to vadose zone drainage, groundwater table drainage, waterflooding with surfactants. The experiments are performed with #2 heating oil, jet fuel. and kerosene. Several relationships have been derived describing the effect of various properties and process parameters on the LNAPL residual saturation.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제11권5호
• /
• pp.53-60
• /
• 2010

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.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제11권5호
• /
• pp.35-43
• /
• 2010

불포화 투수계수는 모관흡수력(또는 함수비)과 간극률의 함수로 정의되어야 한다. 그러나 기존 상용프로그램이나 문헌에 개발된 모델들은 모관흡수력 만의 함수로써 정의 되어왔다. 사면의 안정성은 수리학적인 측면과 흙의 전단강도 특성들이 모두 고려되어야 한다. 이 두 가지 특성에 대한 해석은 상용 프로그램인 Seep/W, Sigma/W 그리고 Slope/W(Geo-Slope, 2007) 같은 상호 연계가능한 해석 프로그램을 이용한다. 이런 해석 방법으로 강우시 불포화 침투수를 고려하고 흙의 변형을 예측하며 결국에는 사면의 안정성 평가에 예측하고 있다. 불포화 침투수를 해석하는 Seep/W 프로그램은 흙의 변형은 고려하지 못하고 단지 불포화 침투해석만을 수행한다. 그래서 흙의 변형을 고려하기 위해 Sigma/W 프로그램을 연계하여 실제 사면에서 발생하는 침투에 의한 흙의 변형을 모사하고 있다. 이와 같이 동시에 발생하는 침투와 흙의 변형을 구현하기 위해 여러 연구자들이 새로운 모델들을 개발하고 있지만, 현재로서는 각각의 해석을 연계하여 실제로 일어나는 현상에 접근하고 있는 실정이다. 본 연구는 기존 프로그램을 이용하여 연계해석에 의한 결과와 동시해석과 유사한 알고리즘을 이용하여 해석한 결과를 비교하여 동시해석의 타당성을 검증하고자 하였다.

• 터널과지하공간
• /
• 제31권4호
• /
• pp.221-242
• /
• 2021

기존의 한국형 기준 처분시스템의 처분 효율을 높인 향상된 한국형 기준 처분시스템(Improved Korean Reference Disposal System, KRS⁺)의 열-수리-역학적 복합거동 성능평가를 위해 TOUGH2-MP/FLAC3D를 이용한 수치모델링 연구가 수행되었다. 사용후핵연료 처분 이후 방사성 붕괴열에 의해 처분시스템의 온도가 상승하고, 방사성 붕괴열이 빠르게 감소함에 따라 온도가 감소하여 최대 온도가 설계기준 온도인 100℃를 넘지 않는 것으로 나타났다. 완충재의 초기 포화도는 온도 상승으로 인한 공극수의 증발로 인해 감소하였다가 주변 암반으로부터 지하수가 유입되어 처분 약 250년 후 포화 상태에 이르렀다. 암반에서는 완충재와 암반의 흡입력의 차이로 인해 암반에서 완충재로 지하수가 유입되어 처분 직후 포화도가 감소하다가 이후 원계 암반으로부터 지하수가 유입되어 포화 상태에 도달했다. 처분시스템 내 열응력과 팽윤압 발생에 의한 주변 암반의 파괴 가능성을 평가하고자 모어-쿨롱 파괴기준식과 스폴링 강도를 사용하였다. KRS⁺ 처분시스템의 처분공의 간격을 감소시키면서 처분시스템의 열적 거동 변화를 확인하였는데, 처분공 간격이 5.5 m 이하에서는 완충재의 설계 기준 온도를 초과하게 된다. 다만, 벤토나이트 완충재 부피의 56.1%의 온도는 90℃ 이하로 유지되었다. 본 연구에서 사용한 수치해석 기법은 향후 응력 모델, 지온 경사 및 입력 물성을 변화시킨 다양한 조건에서의 처분시스템의 THM 복합거동 성능평가에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.