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논문 상세정보

흙-수분 특성 곡선을 이용한 불포화모래의 인장강도 모델링

Modeling of the Tensile Strength of Unsaturated Granular Soil Using Soil-water Characteristic Curve

초록

본 연구는 불포화 상태 전 범위에 대한 사질토의 인장강도 모델화 가능성을 조사하기 위해 실시 되었다. 새로 개발된 직접인장시험기법을 이용하여 인장시험이 실시되었다. 측정된 결과는 Rumpf 및 Schubert가 동일크기의 이상적인 구에 대해 개발한 이론적인 인장강도 모델들에 의한 예측 값과 비교 되었다. 이를 위해 석션-포화실험을 통해 얻어진 흙-수분특성곡선을 이용하여 이론모델에 있어 중요한 요소인 불포화상태(pendular, funicular, capillary) 구분 및 음의 간극수압 값을 산정하는데 사용하였다. Pendular 상태에서 불포화모래의 비선형 거동이 Rumpf의 모델에 의해 적절이 묘사되었다. Funicular 및 capillary상태의 경우, 함수비가 증가함에 따라 인장강도가 증가하다 최고 값이 도달한 후 다시 감소하는 실험 측정치의 경향도 Schubert의 모델에 의해 적절히 묘사되었다. 본 비교 연구는 이상적인 단일 크기의 입자에 대해 개발된 이론적인 모델이 다양한 크기를 갖는 불포화 사질토의 인장강도를 예측할 수 있다는 가능성을 뒷받침해준다.

Abstract

This study was conducted to explore the tensile strength models in granular soil at the full range of unsaturated state. Direct tension experiments were carried out with a newly developed direct tension technique. The measured experimental data were compared with theoretical models developed by Rumpf and Schubert for monosized ideal particulate solids at the unsaturated state. To do this, the soil-water characteristic curve obtained from a suction-saturation experiment was used to define the unsaturation state and the negative pore water pressure with different water content levels, which are important factors in theoretical tensile strength models. The nonlinear behavior of the tensile strength for unsaturated granular soil at the pendular state is appropriately simulated with Rumpf's model. For the funicular and capillary states, the predicted trend by Schubert's model is properly matched with the experimental data: tensile strength steadily increases and reaches a maximum value and then decreases until it reaches zero. This comparison supports the concept that the tensile strength of unsaturated real granular soil can be approximately simulated with theoretical models.

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