• 한국지반신소재학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.63-69
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• 2016

본 논문은 삼축압축시험(CD)과 개선된 직접전단시험 결과 얻어진 불포화토의 전단특성을 비교분석하여 새로이 개선된 직접전단시험장비의 실용성을 검증하였다. 2010년 경기도 양평군 토석류 발생사면에서 채취한 시료를 대상으로 불포화토 상태의 전단강도실험을 수행하였다. 다른 두 종류의 실험방법에서 낮은 모관흡수력이 작용하는 경우는 전단강도와 선형적인 관계를 나타내며, 모관흡수력의 증가함에 따라 불포화토의 겉보기 점착력 역시 선형적으로 증가하였다. 다른 두 실험장비에 의한 결과를 비교한 결과, 산정된 불포화토의 강도정수($c^{\prime}$, ${\phi}^b$)는 전단 상자의 구속효과가 있는 개선된 직접전단시험에서 다소 크게 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권10호
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• pp.45-54
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• 2014

비탈면 붕괴를 최소화 하기 위하여 조사, 설계, 해석, 대책방안 등의 연구가 많이 수행되고 있다. 그러나, 최근 태풍 및 집중호우로 인하여 비탈면 및 자연 사면의 산사태 발생빈도는 줄지 않고 있다. 단순한 설계 기준의 강화만으로는 적절한 대책을 마련하기 어려운 실정이다. 따라서, 지반과 강우를 고려한 최적의 조건에서 설계 및 안정해석을 실시하여야 한다. 본 연구는 비탈면 해석시 강우 및 해석조건에 대하여 각 변수의 영향을 살펴보고자 안전율의 변화를 다각도로 검토한 것이다. 연구방법으로는 비탈면 안정에 가장 민감하게 반응한다고 판단되는 강우조건과 지반조건을 선정하였고, 각각의 조건변수를 변화시켜가면서 수치해석적 검토를 수행하였다. 강우특성으로는 국내의 확률강우특성을 기반으로 해석을 수행하였으며 지반조건으로는 불포화토를 대상으로 검토를 실시하였다. 연구결과, 지역별 강우특성과 불포화토의 매개변수 적용이 비탈면 안전율 변화에 민감하게 반응하는 것으로 나타났다. 따라서, 설계시 입력변수에 대한 충분한 검토가 선행되어야 할 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.53-64
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• 2009

강우침투로 인하여 많은 사면이 붕괴되고 있다. 따라서 사면에 대한 최근 연구들은 강우가 유발하는 사면의 불안정성에 초점이 맞춰져 있으며 강우침투 문제는 중요한 사면붕괴 발생 요인으로 인식되고 있다. 강우가 사면 내부의 모관흡수력을 감소시키면서 사면 내부로 침투되며 심지어 지반특성에 따라 표층 근에서 양의 간극수압이 발생할 수도 있다. 이러한 현상은 사면 강도를 감소시켜 사면 붕괴를 유발할 수 있다. 국내 여러 공공기관에서는 지하수위가 표층 또는 밀정 깊이 내에 존재하도록 하여 사면의 포화상태를 가정하는 보수적인 사면 설계방안을 제시하였으나, 이러한 가정은 대부분 부적절하고 이를 만족시키기 위해 때로는 사면설계 단계에서 잘못된 지반물성이 사용되기도 한다. 본 논문에서는 실제 강우침투 현상을 고려하여 보다 합리적으로 사면의 안정성을 평가하는 기법이 제안되었다. 국내 풍화토에 대한 불포화 지반물성(강도, 함수특성곡선, 투수곡선)이 실험적으로 획득되었으며, 인공신경망 모델을 통해 간접적으로도 추정되었다. 또한 현장 계측자료의 불확실성을 보완하기 위하여 사면의 불안정성 평가기법에 대하여 결정론적 해석과 확률론적 해석에 기반한 실시간 사면 붕괴 경보 기준이 모니터링 시스템에 도입되었다. 이러한 사면안정성 평가기법은 사면 내부의 모관흡수력, 함수비와 같은 중요요소를 계측한 현장자료와 접목하여 강우에 따라 불안정해진 사면에 대한 조기 경보시스템으로 활용될 수 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제8권5호
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• pp.57-65
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• 2007

국내의 사면붕괴는 대부분 우기 또는 해빙기에 집중적으로 되고 있는 실정이며, 이에 따라 최근의 강우시 토사사면의 설계기준은 보수적인 관점에서 지표면에 지하수를 위치시켜 놓고 사면안정성을 평가하고 있어 설계자의 관점에서 볼 때 지나치게 보수적인 경향이 있다. 그러나 강우시 토사사면을 합리적으로 설계하기 위해서는 강우조건 및 토사사면의 불포화 특성을 고려하여야 하며 이를 위해서는 토사사면의 불포화 특성을 파악하기 위한 실내시험 및 강우조건에 따른 침투류 해석 등이 수행되어야 하는 어려움이 있어 보수적인 관점에서 기존의 설계기준에 따라 토사사면의 설계가 이루어지고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 별도의 침투류 해석 없이 강우시 토사사면의 불포화 특성을 고려한 간편 설계법을 제안하고자 하며, 이에 대한 검증으로 실제 붕괴된 토사사면을 대상으로 현행 설계기준에 의한 설계방법과 침투류 해석에 의한 설계방법에 대한 비교연구를 수행하였다. 비교검증 결과 현행 설계방법은 지나치게 보수적인 설계방법임을 확인하였으며, 본 연구의 간편 설계법이 강우시 토사사면의 안정성을 평가하는데 있어서 현행 설계방법에 비해 합리적인 것을 알 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제42권3호
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• pp.359-369
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• 2022

산사태에 대한 비탈면 안정해석시, 산지 비탈면의 경사와 지형의 변화가 심한 경우에는 엄밀한 해석으로 안정성을 평가해야 한다. 본 연구에서는 불포화층에서 강우로 인한 침투 현상을 해석하여 간극수압의 변동을 고려한 산사태 안정성 분석을 수행하였다. 비탈면 안정해석 시 실제 산사태가 발생한 지역을 선정하여 3차원 비탈면 안정해석을 수행하였고 무한비탈면 해석결과와 비교하였다. 세밀한 지반정보를 기반하여 3차원 비탈면 안정해석으로 지형에 따라 변동하는 산사태의 발생위치와 규모를 예측할 수 있다고 판단되었다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제28권2호
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• pp.107-116
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• 2022

The steady state of unsaturated soil takes a long time to achieve. The soil seepage behaviours and hydraulic properties depend highly on the wetting/drying rate. It is observed that the soil-water characteristic curve (SWCC) is dependent on the wetting/drying rate, which is known as the dynamic effect. The dynamic effect apparently influences the scanning curves and will substantially affect the seepage behavior. However, the previous models commonly ignore the dynamic effect and cannot quantitatively describe the hysteresis scanning loops under dynamic conditions. In this study, a dynamic hysteresis model for SWCC is proposed considering the dynamic change of contact angle and the moving of the contact line. The drying contact angle under dynamic condition is smaller than that under static condition, while the wetting contact angle under dynamic condition is larger than that under static condition. The dynamic contact angle is expressed as a function of the saturation rate according to the Laplace equation. The model is given by a differential equation, in which the slope of the scanning curve is related to the slope of the boundary curve by means of contact angle. Empirical models can simulate the boundary curves. Given the two boundary curves, the scanning curve can be well predicted. In this model, only two parameters are introduced to describe the dynamic effect. They can be easily obtained from the experiment, which facilitates the calibration of the model. The proposed model is verified by the experimental data recorded in the literature and is proved to be more convenient and effective.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.119-131
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• 2005

댐 안정성 평가를 위하여 불포화 이론을 이용한 침투해석 기법이 널리 사용되고 있으나 지반의 불포화 거동에 대한 인식 부족과 실험절차의 번거로움으로 인하여 입력 물성치에 대한 체계적인 실험과 평가가 일반화되지 못하고 있는 실정이다. 불포화 수리특성에 따라 침투수량 및 간극수압 분포 등 댐체 및 제방의 침투거동이 달라지나 국내 지반에 대한 실험자료 부족으로 대부분 단순 추정에 의한 값을 사용하고 있다 본 연구에서는 불포화 수리특성이 댐체의 침투 거동에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 함수특성곡선과 투수계수곡선에 대하여 고찰하고 수치해석을 수행하였다. 해석결과 변수 a와 n은 값이 클수록, m은 값이 작을수록 중력에 의한 침윤선의 하강이 빨리 발생하였다. 유한차분 형식에 의해 개략적으로 계산한 민감도는 침윤선 부근에서 가장 크게 나타났고 시간에 따른 민감도의 변화에는 함수특성곡선의 기울기와 관련된 n값이 가장 큰 영향을 주었다.

• 지질공학
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• 제25권2호
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• pp.299-304
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• 2015

강우침투로 인한 불포화토 사면의 안정해석이 산사태 분석 및 사면 안정성을 평가하는데 주요 문제로 부각되고 있다. 본 연구에서는 강우강도를 고려하여 국내 산사태 발생부의 모암별 풍화토층의 붕괴 임계심도를 파악하고자 하였다. 분석 결과 강우강도 및 사면경사 증가에 따라 편마암 풍화토는 임계심도가 3.00 m에서 3.77 m로 증가하였고, 화강암 풍화토는 임계심도가 1.75 m에서 2.40 m로 증가하였으며, 이암 풍화토는 3.00 m에서 4.15 m로 증가하였다. 점착력이 낮고 내부 마찰각이 높은 화강암 풍화토에서 붕괴 임계심도가 낮은 경향을 보였으며 강우강도에 의한 안전율 감소보다 사면경사 증가에 따른 안전율 감소가 다소 크게 발생하는 것으로 나타났다.

• 한국농공학회지
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• 제40권5호
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• pp.37-42
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• 1998

This study was performed to evaluate the characteristics of volume change is unsaturated clayed soil. The medium-plastic clay was selected and compacted by 50% of Proctor standard compaction energy at 6% higher moisture content than its OMC. A series of isotropic compression tests and triaxial shear tests were performed. The results of the study are summarized as follows. At each matric suction, when the matric suction was increased, the yield stress was increased and slope of volume change was decreased. The more net mean stress was, the less the quantity of volume change was. In shear test, the volumetric strain was much rapidly changed in large matric than in low matric suctions. But the effect of matric suction to volume change disappeared under high net mean stress. At lower deviator stress the more matric suction was, the higher volume change was. But As the matric suction was increasing, the behavior of the unsaturated clayey soil was similar to that of saturated clayey soil. Volume change in the unsaturated clayey soil can be represented as a unique plane in three-dimensional space, which is the axes of net mean stress, matric suction and void ratio.

• 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.