불포화 지반 특성의 이론적 도출 및 불포화 사면 안정해석 알고리즘

Abstract

국내 사면의 대부분은 불포화 상태의 풍화토로 이루어져 있으며, 불포화 지반은 음의 간극수압으로 인해 전단 강도를 증진시킨다. 불포화 지반을 고려하기 위해서는 함수 특성 곡선이 필요하다. 하지만 함수 특성 곡선을 얻기 위한 실험은 많은 시간이 소요되며, 실험 결과 값을 van Genuchten (1980) 또는 Fredlund & Xing (1994) 모델에 적용하여 추가적인 보정 계수를 산출해야 된다는 단점이 존재한다. 선행 연구들로부터 지반 입자 분포의 경우 대수 정규 분포를 따른다는 사실이 밝혀졌으며, 본 연구에서는 실내 시험을 통해 얻은 유효 입경 및 표준 편차를 이용하여 입도 분포 곡선을 도출하고 이를 이용한 이론적 함수 특성 곡선을 도출 모델을 제시하였다. 또한, 도출된 함수 특성 곡선으로부터 포화도에 따른 등가 유효 응력 산출법을 제안하였으며 이를 Bishop의 흡수 응력과 비교 검증하였다. 제안된 모델을 통해 얻은 등가 유효응력을 전단 강도 공식에 적용하여 사면 안정 해석 알고리즘에 적용하였다. 추가적으로, 실제 사면의 파괴 사례를 통해 최초의 사면 파괴 발생 이후, 변화된 사면 형상 및 지속적인 강우로 인한 추가 사면 파괴가 발생되는 것을 고려하여 본 논문에서는 사면 형상 변화에 따른 진행성 파괴 고려가 가능한 사면 안정해석 알고리즘을 제시하였다.