함수특성곡선의 이력현상이 불포화 사면의 안정성에 미치는 영향
Effects of the Hysteresis of Soil-Water Characteristic Curve on Unsaturated Soil Slopes Stability
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초록
본 연구에서는 국내 대표적 지반인 화강풍화토의 습윤 및 건조과정의 함수특성곡선을 얻고, 함수특성의 이력현상이 사면의 안전율에 미치는 영향을 분석하기위해 수치해석을 실시하였다. 시료의 함수특성곡선을얻기 위해 체적함수비와 흡수력을 측정할 수 있는 센서를 연결한 토조를 제작하여 강우에 의한 자료를 획득하였으며, 이후 실온에서 건조시키는 과정에서 얻은 자료를 결합하여 국내 화강풍화토에 적합성이 높은 Fredlund and Xing(1994)의 경험방정식을 이용해 습윤 및 건조 과정의 함수특성곡선을 완성하였다. 또한 국내 화강풍화토에 적합성이 높은 불포화토의 전단강도와 관련된 Vanapalli et al.(1996)의 제안식이 적용 가능한 프로그램을사용하여 지속강우시 사면의 안전율에 관한 수치해석적 연구를 실시하였다. 그 결과 함수특성곡선의 습윤 과정과 건조 과정에 따라 침투속도가 달라 안전율의 차이가 나타남을 확인 할 수 있었고 불포화토의 특성을 고려한보다 합리적인 설계나 안정성 검토에는 강우침투사면과 같은 습윤 과정에서는 습윤 과정의 함수특성곡선을,건조 과정에서는 건조과정의 함수특성곡선을 적용하는 것이 합당할 것으로 판단된다.
Abstract
The soil-water characteristic curves for wetting and drying processes of weathered granitic soils was obtained. A numerical study was conducted for stability analysis of unsaturated soil slope on continuous rainfall,and impacts of hysteresis of soil-water characteristic curve (SWCC) were analyzed. Granitic soil samples were prepared in acrylic containers with sensors installed for soil suction and volumetric water content measurements. Soil samples were saturated under direct rainfall, then were dried out at room temperature. Based on the field data, the drying and wetting SWCC’s were obtained adopting the Fredlund and Xing equation (1994), and a numerical study was conducted for unsaturated soil slope stability due to continuous rainfall using equation of Vanapalli et. al. (1996) relating the shear strength of unsaturated soils. Consequently, the hysteresis of SWCC was clearly defined and as result of numerical analysis, factor of safety of slope was different according to the wetting process and drying process of SWCC. Therefore, considering these properties of unsaturated soil, it is desirable to apply the SWCC of the wetting process and drying process respectively to the site conditions.
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