• Geomechanics and Engineering
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• 재33권6호
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• pp.625-633
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• 2023

The volume changes associated with moisture or suction variation in expansive soils are of geotechnical and geoenvironmental design concern. These changes can impact the performance of infrastructure projects and lightweight structures. Assessment of unsaturated function for these materials leads to better interpretation and understanding, as well as providing accurate and economic design. In this study, expansive soils from different regions of Saudi Arabia were studied for their basic properties including gradation, plasticity and shrinkage, swelling, and consolidation characteristics. The unsaturated soil functions of saturated water content, air-entry values, and residual states were determined by conducting the tests for the entire soil water characteristic curves (SWCC) using different techniques. An attempt has been made to provide a prediction model for unsaturated properties based on the basic properties of these soils. Once the profile of SWCC has been predicted the time and cost for many tests can be saved. These predictions can be utilized in practice for the application of unsaturated soil mechanics on geotechnical and geoenvironmental projects.

• 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.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권11호
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• pp.39-48
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• 2007

지금도 불포화토의 특성곡선에 대한 연구는 계속 진행되고 있지만, 지금까지 발표된 특성곡선은 흙의 한가지 상태나 특성을 나타내도록 유도되어 광범위한 적용이 어려운 것은 사실이다. 따라서, 흙의 상태를 범용적으로 나타낼 수 있는 특성곡선을 개발하기 위해서는 현재까지 발표된 특성곡선의 적용성을 평가하여 문제점을 파악하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 화강풍화토를 대상으로 함수특성곡선실험을 실시한 결과를 바탕으로 간극비에 따른 흙-수분 특성곡선 방정식을 분석하여 간극비에 따른 포화도를 예측하였으며 기존에 제안된 특성식에 대하여 적용성을 검증하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.15-27
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• 2005

이 논문에서는 앞서 수행된 국내의 화강풍화토의 실험 결과를 토대로 하여 화강풍화토의 함수특성곡선을 합리적으로 예측하기 위한 방법이 제안되었다. 이 방법은 인공신경망기법을 이용해서 Fredlund와 Xing의 함수특성곡선식의 계수들을 추정하도록 제안되었다. 이러한 계수들을 추정하기 위한 신경망 모델의 입력 자료로는 실험결과에서 함수특성곡선의 계수에 큰 영향을 미치는 것으로 확인된 입도분포곡선, 다짐함수비, 그리고 간극비가 사용되었다. Fredlund 와 Xing의 함수특성곡선식의 계수를 구하기 위해 본 연구에서 제안된 신경망 모델은 신뢰성 있는 예측결과를 보였으며 그 예측결과의 정확도가 이전의 다른 방법들에 비해 높게 나타났다.

• 지질공학
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• 제31권2호
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• pp.165-178
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• 2021

자연사면을 대상으로 강우에 따른 침투해석 및 사면안정해석을 통하여 사면토층의 흙-함수특성곡선(SWCC) 맞춤계수에 따른 안정성의 영향을 평가하였다. 연구 대상사면의 토질시료를 채취하여 토층의 물리적, 역학적 및 불포화 특성을 실험하였다. 현장조건의 흙-함수특성곡선(SWCC)의 맞춤계수 α 및 n을 변화시켜 침투해석을 통한 포화심도를 산정하였으며, 이를 고려하여 한계평형해석기법을 이용한 사면안정해석을 수행하였다. 강우에 의한 침투해석 결과에 따르면 맞춤계수 α가 감소함에 따라 토층 내 포화심도가 급격하게 증가하며, 전체 토층에 대한 포화시간도 짧아지는 것으로 나타났다. 그리고 포화심도를 고려한 사면안정해석결과에 의하면 맞춤계수 α가 감소함에 따라 사면안전율은 급격하게 감소하지만, 맞춤계수 n을 증가시키더라도 사면안전율의 변화는 매우 작은 것으로 나타났다. 따라서 강우침투로 인한 포화심도와 이를 고려한 사면안정성은 흙-함수특성곡선(SWCC)의 맞춤계수 α에 크게 영향을 받으며, 맞춤계수 n의 영향은 상대적으로 매우 작음을 알 수 있다.

• 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.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권1C호
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• pp.53-63
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• 2010

함수특성곡선은 불포화지반의 거동을 분석하는데 있어서 매우 중요한 물성으로 활용되고 있으나 많은 경우 상재하중과 세립분의 영향을 고려하지 않은 상태에서 측정되어 적용해 왔다. 따라서 본 논문에서는 국내의 대표적인 풍화토를 대상으로 상재하중과 점토의 함유량에 따른 함수특성 영향을 살펴보았다. 상재하중, 세립분, 그리고 이력 조건을 고려하여 함수특성과 불포화 투수계수를 SWCC 시험결과를 토대로 평가하였다. 또한 불포화시 습윤용적과 확산능력에 대하여도 살펴보았다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제23권2호
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• pp.139-149
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• 2020

Piles are widely used in structural foundations of engineering projects. However, the deformation of the soil around the pile caused by driving process has an adverse effect on adjacent existing underground buildings. Many previous studies have addressed related problems in sand and saturated clay. Nevertheless, the failure mechanism of pile driving in unsaturated soil remains scarcely reported, and this issue needs to be studied. In this study, a modeling test system based on particle image velocimetry (PIV) was developed for studying deformation characteristics of pile driving in unsaturated silt with different water contents. Meanwhile, a series of direct shear tests and soil-water characteristic curve (SWCC) tests also were conducted. The test results show that the displacement field shows an apparent squeezing effect under the pile end. The installation pressure and displacement field characteristics are sensitive to the water content. The installation pressure is the largest and the total displacement field is the smallest, for specimens compacted at water content of 11.5%. These observations can be reasonably interpreted according to the relevant unsaturated silt theory derived from SWCC tests and direct shear tests. The variation characteristics of the soil displacement field reflect the macroscopic mechanical properties of the soil around the pile.

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

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권3호
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• pp.53-63
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• 2008

본 연구에서는 불포화토의 포화도를 구하기 위해 디지털 이미지기법(DIA)을 적용하였다. 실험을 위한 시료는 주문진 표준사를 사용하였다. 1차원 모래기둥 시험을 실시하여 일정수위상태에서의 디지털 이미지의 colour number($C_n$)와 포화도(S)와의 상관식을 구하였다. 함수특성곡선(SWCC)을 구하기 위해 Buchner funnel이 부착된 hanging water column test를 실시하였으며, $C_n\;-\;S$ 관계식을 이용하여 각 suction head 단계에 따른 average colour number로부터 포화도를 산정하였다. Hanging water column test와 DIA기법으로부터 산정된 포화도를 비교해 본 결과, DIA기법을 이용하여 SWCC을 효과적으로 예측할 수 있음을 보였다.