본문 바로가기
HOME> 논문 > 논문 검색상세

논문 상세정보

흙-수분 특성 곡선을 이용한 불포화모래의 인장강도 모델링
Modeling of the Tensile Strength of Unsaturated Granular Soil Using Soil-water Characteristic Curve

김태형    (Division of Civil and Environmental Engrg., Korea Maritime Univ.   ); 김찬기    (Dept. of Civil Engrg., Dajin Univ.   ); 김태훈    (DAEWOO E&C  );
  • 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.


    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.


  • 주제어

    Soil-water characteristic curve .   Suction-saturation .   Tensile strength .   Unsaturated state.  

  • 참고문헌 (19)

    1. Hwang, C. and Kim, T.-H. (2004), 'Determination of the un-saturated hydraulic conductivity function', Journal of the Korean Geotechnical Society, Vol.20, No.3, pp.47-51     
    2. Kim, T.-H. (2002a), 'Effect of moisture on tensile strength', Journal of the Korean GeotechnicalSociety, Vol.18, No.3, pp.13-21     
    3. Yong, R.N., Townsend, F.C. eds. (1981), 'Laboratory shear strength of soil', ASTM STP, No.740, pp.717 
    4. Hwang; C. and Kim, T.-H. (2003), 'Determination of the soil-water characteristic curve using the flow pump technique', Journal of the Korean Geotechnical Society, Vol.19, No.5, pp.155-162     
    5. Kim, T.-H. (2002b), 'Experimental investigations on tensile strength on sand at low moisture contents', Journal of the Korean Geo-technical Society, Vol.18, No.3, pp.23-31     
    6. Fredlund, D. G., Xing, A, Fredlund, M. D., and Barbour, S. L. (1996), 'The relationship of the unsaturated soil shear strength to the soil water characteristiccurve', Canadian GeotechnicalJournal, Vol.32, pp.440-448 
    7. Fisher, R. A (1926), 'On the capillary forces in an ideal soil: correction of formulas by Haines, W. B.', Journal of Agriculture Science, Vol.16, pp.492-505 
    8. Mikulitsch, W. A. and Gudehus, G. (1995), 'Uniaxial tension, biaxial loading and wetting tests on loess', Proceedings of $1^{st}$ International Conference on Unsaturated Soils. Alonso & Delages (eds), pp.45-150 
    9. Rumpf, H. (1961), The strength of granules and agglomerates, Agglomeration, W.A. Knepper, (ed), Interscience, New York. 
    10. Rahardjo, H. and Fredlund, D. G. (1995), 'Pore pressure and volume change behavior during undrained and drained loadings of an unsaturated soil', Proceedings ofthe $1^{st}$ International Conference on Unsaturated Soils, Alonso & Delages (eds), pp.165-170 
    11. Schubert, H., Herrmann, W. and Rumpf, H. (1975), 'Deformation behavior of agglomerates under tensile stress', Powder Technology, Vol.11, pp.121-131 
    12. Cho, G. C. and Santamarina, J. C. (2001), 'Unsaturated particulate materials-particle-level studies', Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol.127, No.1, pp.113-144 
    13. Fredlund, D. G and Rahardjo, H. (1995), Soil mechanics for unsaturated soils, John Wiley & Sons, Inc., New York 
    14. Fredlund, D. G., Xing, A, and Huang, S. (1994), 'Predicting the permeability function for unsaturated soils using the soil water characteristic curve', Canadian Geotechnical Journal, Vol.31, pp. 533-546 
    15. Schubert, H. (1984), 'Capillary forces-modeling and application in particulate technology', Powder Technology, Vol.37, pp.105-116 
    16. Fang, H. Y and Chen, W. F. (1971), 'Further study of double-punch test for tensile strength of soils', Proceeding of the Third Southeast Asian Conference on Soil Engineering, pp.211-215 
    17. Al-Hussaini, M. M. and Townsend, F. C. (1973), Tensile testing of soils, a literature review, U.S. Army Engineer Waterways Experiment Station 
    18. Pierrat, P. and Caram, H. S. (1997), 'Tensile strength of wet granular materials', Powder Technology, Vol.91, pp.83-93 
    19. Znidarcic, D., Illangasekare, T. and Manna, M. (1991), 'Laboratory testing and parameter estimation for two-phase flow problems', ASCE Geotechnical Special Publications, Vol.27, pp.1089-1099 

 활용도 분석

  • 상세보기

    amChart 영역
  • 원문보기

    amChart 영역

원문보기

무료다운로드
  • NDSL :
유료다운로드

유료 다운로드의 경우 해당 사이트의 정책에 따라 신규 회원가입, 로그인, 유료 구매 등이 필요할 수 있습니다. 해당 사이트에서 발생하는 귀하의 모든 정보활동은 NDSL의 서비스 정책과 무관합니다.

원문복사신청을 하시면, 일부 해외 인쇄학술지의 경우 외국학술지지원센터(FRIC)에서
무료 원문복사 서비스를 제공합니다.

NDSL에서는 해당 원문을 복사서비스하고 있습니다. 위의 원문복사신청 또는 장바구니 담기를 통하여 원문복사서비스 이용이 가능합니다.

이 논문과 함께 출판된 논문 + 더보기