강우에 따른 화강암질 풍화토 사면의 전단강도 특성에 관한 연구 Study on the Characteristics of Shear Strength on the Weathered Granite Soil Slope in Accordance with the Rainfall원문보기
화강암질풍화토(SP, SM)로 축조된 사면에 사면경사강우강도에 따른 사면 내 간극수압, 침투깊이, 강도정수를 산정하였다. 그리고 불포화토의 전단강도 식을 적용하여 강우에 따른 전단강도의 변화를 비교${\cdot}$분석하였다. 그 결과 강우에 따른 침투속도는 강우강도가 클수록, 사면의 완만할수록 침투가 빨리 진행되었다. Lumb의 이론치와 모형실험의 실측치를 비교분석한 결과 실측치가 더 빠른 것을 알 수 있었다. 그리고 SM은 SP에 비해 전단강도가 크게 나타나는데 세립분이 증가할수록 투수계수가 작아지고 침투율이 작아짐에 따라 침투속도에 영향을 주는 것을 알 수 있었다. 또한, 사면내 전단강도는 1:1.5의 경사에서 가장 작은 전단강도를 보이는데 간극수압의 상승으로 인하여 저하되는 것으로 나타났다.
화강암질풍화토(SP, SM)로 축조된 사면에 사면경사강우강도에 따른 사면 내 간극수압, 침투깊이, 강도정수를 산정하였다. 그리고 불포화토의 전단강도 식을 적용하여 강우에 따른 전단강도의 변화를 비교${\cdot}$분석하였다. 그 결과 강우에 따른 침투속도는 강우강도가 클수록, 사면의 완만할수록 침투가 빨리 진행되었다. Lumb의 이론치와 모형실험의 실측치를 비교분석한 결과 실측치가 더 빠른 것을 알 수 있었다. 그리고 SM은 SP에 비해 전단강도가 크게 나타나는데 세립분이 증가할수록 투수계수가 작아지고 침투율이 작아짐에 따라 침투속도에 영향을 주는 것을 알 수 있었다. 또한, 사면내 전단강도는 1:1.5의 경사에서 가장 작은 전단강도를 보이는데 간극수압의 상승으로 인하여 저하되는 것으로 나타났다.
This study calculated the pore water pressure, the depth of seepage, the constant of the strength in accordance with the slope inclination and the rainfall intensity over the slope built by the weathered granite soil (SP, SM). And, the change of the shear strength in accordance with the rainfall has...
This study calculated the pore water pressure, the depth of seepage, the constant of the strength in accordance with the slope inclination and the rainfall intensity over the slope built by the weathered granite soil (SP, SM). And, the change of the shear strength in accordance with the rainfall has been compared and analyzed by applying the shear strength formula of the unsaturated soil. As a result, the rainfall intensity is stronger and the slope inclination is gentler the seepage speed in accordance with the rainfall became faster proportionally. As a result of comparing and analyzing both the theoretical value of Lumb and the actual value of the model, it can be said that the actual value is faster. Since SM shows the bigger shear strength than SP, it can also be said that as the granules increase, the coefficient of permeability becomes smaller; and as the seepage rate became smaller, it affects the seepage speed. Likewise, the shear strength within the slope displays the smallest shear strength at the inclination of 1:1.5 the reason of its decrease turned out that it was due to the increase of the pore water pressure.
This study calculated the pore water pressure, the depth of seepage, the constant of the strength in accordance with the slope inclination and the rainfall intensity over the slope built by the weathered granite soil (SP, SM). And, the change of the shear strength in accordance with the rainfall has been compared and analyzed by applying the shear strength formula of the unsaturated soil. As a result, the rainfall intensity is stronger and the slope inclination is gentler the seepage speed in accordance with the rainfall became faster proportionally. As a result of comparing and analyzing both the theoretical value of Lumb and the actual value of the model, it can be said that the actual value is faster. Since SM shows the bigger shear strength than SP, it can also be said that as the granules increase, the coefficient of permeability becomes smaller; and as the seepage rate became smaller, it affects the seepage speed. Likewise, the shear strength within the slope displays the smallest shear strength at the inclination of 1:1.5 the reason of its decrease turned out that it was due to the increase of the pore water pressure.
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제안 방법
이론치와 측정치 비교 : Luinb(1975) 이 제안한 식 (1)을 적용한 이론치와 강우지속시간에 따른 사면내의 침투깊이를 측정한 실측치를 비교해 보았다. SP에 대하여 가장 빠른 침투속도를 나타내는 사면경사 1:2.0일 때 각 강우강도 대한 50cm 지점에서의 침투깊이를 이론치와 실즉치를 비교하였다. 투수계수(k)는 6.
간극수압을 측정한 결과 사면이 완전히 포화된 후 사면 우측 하단부의 2개의 tip에서 간극수압의 변화가 측정 되 었으며, 나머지 4개의 tip에 서는 간극수압의 변화가 나타나지 않았다. 간극수압의 변화를 나타낸 tip 중에서 최대의 간극수압 변화가 나타난 tip2에서의 간극수압을 분석하였다. Fig.
간극수압의 측정 : 간극수압의 측정은 간극수압 측정 장치를 이용하였으며, 측정값은 Data 수집 장치를 거쳐 30초 간격으로 컴퓨터의 자동기록 프로그램에 의하여 자동으로 기록되었다. 모형사면 하부에 총 6개의 tip을 우측으로부터 5cm 간격으로 두 개의 tip을 배치하였으며, 20cm 간격으로 tip3~tip6을 배치하였다.
강우재현장치로 발생되는 강우강도(50±5, 100 ±5, 150±5mi/m)와 사면경사(1:1.0, 1:1-5/1:2.0) 에 따른 사면 내 간극수압의 변화를 모형사면 우측하단으로부터 사면의 길이방향으로 총 6개의 간극수압 tip을 설치하여 측정하였다. 간극수압을 측정한 결과 사면이 완전히 포화된 후 사면 우측 하단부의 2개의 tip에서 간극수압의 변화가 측정 되 었으며, 나머지 4개의 tip에 서는 간극수압의 변화가 나타나지 않았다.
또한 사면경사에 따른 재해발생빈도 와 광주전남지역의 평년 강우량을 분석한 후 실험에 적용하였다. 강우재현장치를 이용하여 일반적으로 분포하는 사면의 경사(1:1, 1:1.5, 1:2)와 강우강도(50±5mm /hr, 100+5mm/hr, 150±5mni/hr) 에 따른 간극수압의 변화, 사면의 길이방향으로 각 지점마다 눈금을 표시하여 침투깊이를 측정하였고, Lumb에 의한 이론치와 실측치를 비교 분석하였다. 실내모형실험을 종료한 후 삼축압축시험을 통한 강도정수를 산정하고 불포화토의 전단강도 식에 적용하여 강우지속시간에 따른 전단강도의 변화를 분석하였다.
일반적인 사면이 불포화 상태이고 완전건조 상태가 아닌 점을 고려하여 시료를 완전 건조한 후 현장상태의 함수비 약 5-15% 정도로 맞추어 사용하였다. 또한 사면경사에 따른 재해발생빈도 와 광주전남지역의 평년 강우량을 분석한 후 실험에 적용하였다. 강우재현장치를 이용하여 일반적으로 분포하는 사면의 경사(1:1, 1:1.
강우에 의한 사면의 파괴는 일반적으로 여름철 집중호우로 인해 많이 발생하므로 7~8월의 광주, 전남 지역의 30년간 강수량과 여름철 집중호우시 시간당 최대 강우강도를 고려하여 결정하였다. 또한 화강암 질풍화토를 통일분류법(USCS)에 따른 SM과 SP로 일반적인 사면에서 흔히 볼 수 있는 사면의 경사를 고려하여 실험조건을 결정하였다. 자체 제작한 모형토조(300mm x300mmxl000mm) 에 화강암질풍화토(SP, SM)로 사면을 축조한 후 단계별로 강우를 재현하여 사면경사, 강우강도에 따른 강우의 침투깊이와 간극수압의 변화 등의 특성을 분석하였다.
사면 내 침투거동과 전단 강도 저하 원인의 규명을 위한 실내모형실험을 실시하기 위하여 모형사면(300 miiix300ninixl000iini), 강우재현장치, 간극수압 측정장치를 제작하였다. 모형사면을 제작하기 위한 시료는 화강암질풍화토를 채취하여 통일분류법에 따른 SP와 SM으로 분류하였다. 일반적인 사면이 불포화 상태이고 완전건조 상태가 아닌 점을 고려하여 시료를 완전 건조한 후 현장상태의 함수비 약 5-15% 정도로 맞추어 사용하였다.
그러나 실제 무한사면의 경사, 집중강우에 대한 간극수압변화, 전단특성변화를 정량 적으로 제시한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 실제사면이 부분적으로 포화된 불포화토인 점을 고려하여 불포화 화강암질풍화토를 이용한 실내모형 실험을 실시하였다. 그리고 광주전남지역의 강우특성에 따른 강우강도.
사면 내 침투거동과 전단 강도 저하 원인의 규명을 위한 실내모형실험을 실시하기 위하여 모형사면(300 miiix300ninixl000iini), 강우재현장치, 간극수압 측정장치를 제작하였다. 모형사면을 제작하기 위한 시료는 화강암질풍화토를 채취하여 통일분류법에 따른 SP와 SM으로 분류하였다.
그리고 광주전남지역의 강우특성에 따른 강우강도.사면경사를 적용하여 사면파괴에 미치는 영향을 분석하였으며 강우에 의한 무한사면 내의 침투양상간극수압의 증가에 따른 전단 강도 변화를 모형 실험을 통하여 고찰하였다.
사면파괴의 가장 큰 요인이 되고 있는 강우에 의한 무한사면 침투양상과 간극수압 변화를 알아보기 위해 화강암질풍화토를 채취하여 실내모형 실험을 실시하였다. 통일분류법(USCS)에 따라 SP와 SM으로 분류하고 사면경사.
자체 제작한 모형토조(300mm x300mmxl000mm) 에 화강암질풍화토(SP, SM)로 사면을 축조한 후 단계별로 강우를 재현하여 사면경사, 강우강도에 따른 강우의 침투깊이와 간극수압의 변화 등의 특성을 분석하였다. 실내모형실험을 종료 한 후 UD시료를 채취하였고, 삼축압축시험을 통하여 산정된 강도정수를 불포화토의 전단 강도 식에 적용하여 강우의 진행에 따른 전단강도의 변화를 분석하였다.
5, 1:2)와 강우강도(50±5mm /hr, 100+5mm/hr, 150±5mni/hr) 에 따른 간극수압의 변화, 사면의 길이방향으로 각 지점마다 눈금을 표시하여 침투깊이를 측정하였고, Lumb에 의한 이론치와 실측치를 비교 분석하였다. 실내모형실험을 종료한 후 삼축압축시험을 통한 강도정수를 산정하고 불포화토의 전단강도 식에 적용하여 강우지속시간에 따른 전단강도의 변화를 분석하였다.
이론치와 측정치 비교 : Luinb(1975) 이 제안한 식 (1)을 적용한 이론치와 강우지속시간에 따른 사면내의 침투깊이를 측정한 실측치를 비교해 보았다. SP에 대하여 가장 빠른 침투속도를 나타내는 사면경사 1:2.
또한 화강암 질풍화토를 통일분류법(USCS)에 따른 SM과 SP로 일반적인 사면에서 흔히 볼 수 있는 사면의 경사를 고려하여 실험조건을 결정하였다. 자체 제작한 모형토조(300mm x300mmxl000mm) 에 화강암질풍화토(SP, SM)로 사면을 축조한 후 단계별로 강우를 재현하여 사면경사, 강우강도에 따른 강우의 침투깊이와 간극수압의 변화 등의 특성을 분석하였다. 실내모형실험을 종료 한 후 UD시료를 채취하였고, 삼축압축시험을 통하여 산정된 강도정수를 불포화토의 전단 강도 식에 적용하여 강우의 진행에 따른 전단강도의 변화를 분석하였다.
측정결과: 강우에 따른 사면 내 침투거동을 알아보기 위하여 모형사면의 왼쪽에서부터 길이방향(100cm)으로 10cm, 30cm, 50cm, 70cm, 90cm, 100cm 지점의 눈금을 통해 침투깊이를 측정하였다. Fig.
대상 데이터
토질조건 : 사용된 시료는 화강암질풍화토를 대상으로 하였으며, 광주전남지역의 도로공사 현장의 절 토사면에서 각각의 시료를 채취하였다. 사용시료의 기본 물리적 성질은 Table 1과 같고입경가적곡선은 Fig.
성능/효과
1) 간극수압은 강우강도가 클수록 증가하지만 사면경사 1:1.5에서 최대치를 나타내고 1:1.5이상의 급경사에서는 감소함을 알 수 있으며 SP는 SM에 비해 최 대간극수압에 더 빨리 도달하는 것으로 나타났다.
2) 강우에 따른 짐투속도는 강우강도가 클수록, 사면이 완만할수록 빨리 진행되며, Lumb의 이론치와 모형실험의 실측치를 비교한 결과 실측치가 더 빠른 것을 알 수 있다.
3) 세립분이 증가할수록 투수계수가 작아지고 침투율이 작아짐에 따라 침투속도에 영향을 주기 때문에 세립 분을 더 많이 함유하고 있는 SMe SI%]] 비해 전단강도가 더 크게 나타났다.
4) 사면 내 전단강도는 강우강도가 크고 사면경사가 급할수록 저하되는 경향을 보였으나 1:1.5의 경사에서 가장 작은 전단강도를 보이는데, 전단 강도 저하는 강우에 의한 간극수압 상승에서 기인됨을 알 수 있다.
SP와 SM 모두 사면경사와 강우강도에 따른 전단강 도의 변화는 비슷한 경향을 나타냈다. Fig. 14의 결과로부터 사면경사가 급해질수록 감소하다가 1:1.5에서 가장 낮은 전단강도를 보이며, 그 이상의 급경사에서는 사면 내로 침투되는 물의 양보다 유출량이 더 많아 간극수압이 더 작은 값을 나타내므로 전단강도는 서서히 증가하는 것으로 나타났다. Fig.
또한 각각의 강우강도와 경사에 따른 침투깊이의 진행 양상을 관찰한 결과 동일경사에서 강우강도를 달리하였을 경우 강우강도가 클수록 우수의 침투가 빨리 진행되는 양상을 보이며, 경사가 완만해질수록 침투속도 또한 증가하는 양상을 보였다. SP는 SM에 비해 강우초기부터 더 빠른 침투를 나타냈고, 사면의 최종침투시간도 더 빠르게 포화되는 것으로 나타났다.
0) 에 따른 사면 내 간극수압의 변화를 모형사면 우측하단으로부터 사면의 길이방향으로 총 6개의 간극수압 tip을 설치하여 측정하였다. 간극수압을 측정한 결과 사면이 완전히 포화된 후 사면 우측 하단부의 2개의 tip에서 간극수압의 변화가 측정 되 었으며, 나머지 4개의 tip에 서는 간극수압의 변화가 나타나지 않았다. 간극수압의 변화를 나타낸 tip 중에서 최대의 간극수압 변화가 나타난 tip2에서의 간극수압을 분석하였다.
5 이상의 급경사가 되면 감소하는 경향을 나타냈다. 또한 SP는 SM에 비해 간극수압이 1.07~1.32배 정도 더 크게 측정되었으며, 최대 간극수압에 더 빨리 도달하는 것으로 나타났다.
또한 각각의 강우강도와 경사에 따른 침투깊이의 진행 양상을 관찰한 결과 동일경사에서 강우강도를 달리하였을 경우 강우강도가 클수록 우수의 침투가 빨리 진행되는 양상을 보이며, 경사가 완만해질수록 침투속도 또한 증가하는 양상을 보였다. SP는 SM에 비해 강우초기부터 더 빠른 침투를 나타냈고, 사면의 최종침투시간도 더 빠르게 포화되는 것으로 나타났다.
위의 Table 5의 결과로부터 세립분이 증가할수록 투수계수가 작아지고 침투율이 작아짐에 따라 침투 속 도에 영향을 미치며, 간극수압이 더 작게 나타나기 때문에 세립분을 더 많이 함유하고 있는 SMe SP에 비해 전단강도가 더 크게 나타나고 전단강도의 변화율도 더 작게 나타남을 알 수 있다.
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