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보고서 상세정보

불포화 사면 및 다짐지반 최적화 표준설계를 위한 지반정수 산정기술 연구보고서

  • 주관연구기관

    한국과학기술원
    Korea Advanced Institute of Science and Technology

  • 연구책임자

    이승래

  • 참여연구자

    김동수   오세봉   김윤기   최정찬   최지용   오진규   윤준웅   김남룡   이세현   김승진   노기만   ...  

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2007-08

  • 주관부처

    건설교통부

  • 사업 관리 기관

    한국건설교통기술평가원
    Korea Insitute of Construction & Transportation Technology Evaluation and Planning

  • 등록번호

    TRKO201000018788

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    · Literature research for the estimation methods of unsaturated soil properties
    · Research of variation of matric suction in t...

    · Literature research for the estimation methods of unsaturated soil properties
    · Research of variation of matric suction in the field due to rainfall storm
    · Set up of experimental equipments for unsaturated soil
    · Selection of key factors for the estimation of unsaturated soil properties
    · Development of database of unsaturated soil properties
    · Set up of RC/TS testing system to control the water content
    · Development of technique to determine the nonlinear stiffness of field soils
    · Development of estimation methods of unsaturated soil properties from basic properties
    · Modification of infiltration model
    · Effect of water table on the slope stability analysis
    · Model testing of rainfall infiltrated soil slope
    · Classification and collection of domestic compaction materials
    · Determination of nonlinear stiffness considering variation of the water content, stress and strain
    · Field testing at compaction site
    · Comparison of current slope design method with the unsaturated soil slope stability considering the rainfall infiltration
    · Analysis of results of model testing and its verification by numerical analysis
    · Suggestion of guideline for optimized standard slope design method
    · Suggestion of determination method of constitutive model of compacted material according to water content and stress state
    · Development of evaluation method of degree of compaction of field site based on the stiffness


    · 불포화 지반정수 추정기법에 대한 문헌 연구
    · 강우에 따른 현장지반의 모관흡수력 분포 변화 연구
    · 불포화 지반 실험기법 연구
    · 지반정수 추정에 필요한 핵심인자 추출
    · 불포화 지반정수 D/B 구축
    ...

    · 불포화 지반정수 추정기법에 대한 문헌 연구
    · 강우에 따른 현장지반의 모관흡수력 분포 변화 연구
    · 불포화 지반 실험기법 연구
    · 지반정수 추정에 필요한 핵심인자 추출
    · 불포화 지반정수 D/B 구축
    · 함수비 조절을 위한 공진주/비틂전단시험 시스템 구축
    · 현장 비선형 탄성계수 측정기법 구축
    · 불포화 지반정수 모델 선정 및 추정기법 개발
    · 침투 모델 선정 및 개선
    · 사면안성해석 시 지하수위 영향 분석
    · 강우 사면의 침투특성 파악을 위한 모형실험 수행
    · 국내 다짐재료의 분류 및 시료 채취
    · 함수비 및 응력, 변형률 변화에 따른 비선형탄성계수 산정
    · 다짐현장 확보 및 현장시험 수행
    · 현재 사면설계법의 문제점 분석 및 불포화 사면설계법과의 비교분석
    · 모형실험 결과 분석 및 수치해석을 통한 검증
    · 최적화 표준 사면 설계법에 대한 가이드라인 제시
    · 함수비 및 응력조건에 따른 다짐재료의 구성모델 결정법 제시
    · 탄성계수 개념의 현장 다짐도 평가법 및 평가기준 제시
    · 제시된 기법들의 현장 적용성 검토


  • 목차(Contents) 

    1. 표지 ...1
    2. 제출문 ...2
    3. 요약문 ...3
    4. SUMMARY ...6
    5. 목차 ...9
    6. 그림 목차 ...16
    7. 표 목차 ...24
    8. CONTENTS ...26
    9. 제1장 서 론 ...29
    10. 제1절 연구의 배경 및 필요성 ...29...
    1. 표지 ...1
    2. 제출문 ...2
    3. 요약문 ...3
    4. SUMMARY ...6
    5. 목차 ...9
    6. 그림 목차 ...16
    7. 표 목차 ...24
    8. CONTENTS ...26
    9. 제1장 서 론 ...29
    10. 제1절 연구의 배경 및 필요성 ...29
    11. 제2절 연구의 목적 및 범위 ...31
    12. 제2장 국내·외 기술개발 현황 ...33
    13. 제1절 기술개발 현황 ...33
    14. 제2절 본 연구의 가능성 ...34
    15. 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ...36
    16. 제1절 강우침투를 고려한 사면 안정 해석 ...36
    17. 1. 강우로 인한 사면 붕괴 매커니즘 ...36
    18. 2. 기존 사면 설계 방안의 문제점 ...37
    19. 가. 기존 사면 설계 방안 ...37
    20. 나. 완전 포화 시 간극수압 분포 ...39
    21. 다. 지반강도 정수 선정의 문제점 ...40
    22. 3. 강우 침투를 고려한 사면 안정 해석 기법 ...43
    23. 가. 강우 침투 및 사면 안정 해석 흐름도 ...43
    24. 나. 얕은 파괴에 대한 무한사면 안전율 산정 ...44
    25. 제2절 불포화 지반설계 정수 ...47
    26. 1. 불포화토 ...47
    27. 2. 흡수력 ...48
    28. 3. 함수특성곡선 ...54
    29. 가. 함수특성곡선 이론 ...54
    30. 나. 함수특성곡선 실험 장비 ...55
    31. (1) 압력판 추출 실험장비 ...55
    32. (2) 부피변화를 고려한 압력판 추출 실험 장비 ...58
    33. (3) 데시케이터 시험 ...59
    34. (4) 실험 결과 ...61
    35. 다. 함수특성곡선 표현식 ...68
    36. (1) van Genuchten 함수특성곡선 ...68
    37. (2) Fredlund & Xing 함수특성곡선 ...72
    38. 4. 불포화 전단강도 ...79
    39. 가. 불포화 전단강도 이론 ...79
    40. (1) 포화토의 유효응력 식 ...79
    41. (2) 불포화토의 유효응력 ...79
    42. (3) 불포화토의 전단강도 특성 ...80
    43. (4) 겉보기 점착력의 비선형 수식화 ...82
    44. (가) 불포화토의 겉보기 점착력 ...83
    45. (나) 쌍곡선식 형태로 제안된 겉보기 점착력 ...84
    46. 나. 불포화 전단강도 실험기법 ...90
    47. (1) 불포화 삼축압축 실험 ...90
    48. (2) 실험기법 ...91
    49. (3) 변형률 속도 ...93
    50. (4) 실험 결과 ...94
    51. 다. 불포화 전단강도의 추정기법 ...103
    52. (1) 인공신경망을 이용한 불포화 전단강도의 추정 ...104
    53. (가) 인공신경망 모델의 구조와 자료 ...104
    54. (나) 인공신경망 모델을 이용한 불포화 전단강도 추정에 대한 결론 ...105
    55. (2) 함수특성곡선으로부터 불포화 전단강도 추정 기법 ...110
    56. 5. 불포화 투수계수 ...112
    57. 가. 불포화 투수특성 ...112
    58. 나. 불포화 투수실험 장비 ...115
    59. 다. 불포화 투수계수 추정 기법 ...118
    60. (1) Kunze 등의 추정법 ...118
    61. (2) van Genuchten의 추정법 ...119
    62. (3) Fredlund 등의 추정법 ...120
    63. 라. 실험결과 ...120
    64. 6. 불포화토의 Ko압밀 삼축시험 ...122
    65. 가. 삼축시험 시스템 ...122
    66. (1) 외부체적변화 측정기 ...123
    67. (2) 지지대 및 축방향 변형률 측정기 ...124
    68. (3) 내부체적 측정기 ...125
    69. (4) Ko 컨트롤 서보 ...125
    70. (5) 미소변형 측정기 ...126
    71. (6) 재하대 ...127
    72. 나. 불포화토의 삼축압축시험 ...127
    73. (1) 등방압밀 삼축시험 ...127
    74. (가) 포화단계 ...127
    75. (나) 압밀단계 ...127
    76. (다) 전단단계 ...128
    77. (2) K0 압밀 삼축시험 ...128
    78. (가) 포화단계 ...129
    79. (나) 압밀단계 ...130
    80. (다) 전단단계 ...131
    81. (3) 시료의 성형조건 ...131
    82. 다. 등방압밀 삼축시험 ...132
    83. 라. 불포화토의 K0 압밀 삼축시험: 압밀단계 ...147
    84. 마. 불포화토의 K0 압밀 삼축시험: 전단단계 ...155
    85. 바. 불포화토의 전단강도 ...165
    86. 사. 정리 ...170
    87. 7. 대표적인 국내 풍화토의 불포화 지반설계 정수 D/B ...171
    88. 가. 실험 시료 ...172
    89. 나. 함수특성곡선 ...174
    90. 다. 불포화 전단강도 ...177
    91. 라. 국내 화강풍화토의 함수특성곡선 분포 범위 및 활용 ...180
    92. 제3절 강우 침투 특성 ...182
    93. 1. 강우침투흐름 ...182
    94. 2. 침투 깊이 산정 ...182
    95. 가. 일차원 침투 이론식 ...184
    96. (1) Richards의 식 ...184
    97. (2) Green-Ampt의 해 ...185
    98. (3) Philip의 침투 모델 ...187
    99. (4) 경험적인 침투 모델 ...188
    100. (5) 수정 GAML 모델 ...189
    101. (6) 수정 GAML 모델의 확장 ...191
    102. (7) 습윤대 방법(wetting band method): ...194
    103. (8) Pradel & Raad의 방법 ...194
    104. (9) 일정한 강우강도에 대한 침투 모델 ...195
    105. 나. 일차원 침투 실험 ...197
    106. (1) 실험 개요 및 장비 ...197
    107. (2) 균질지반 실험 결과 및 분석 ...200
    108. (가) 간극비 e=0.6인 경우 ...201
    109. (나) 간극비 e=0.8인 경우 ...202
    110. (다) 이층지반 실험 결과 및 분석 ...205
    111. 3. 현장 상태의 불포화 특성 측정 ...207
    112. 가. 계측 장비 ...208
    113. (1) 모관흡수력 측정 ...208
    114. (2) 체적함수비 측정 ...208
    115. (3) 데이터 수집 ...209
    116. 나. 계측 현장 ...210
    117. (1) 현장 상태 ...210
    118. (2) 센서 설치 ...211
    119. 다. 계측결과 분석 ...212
    120. 4. 사면구조물에 대한 설계강우기준 산정 ...222
    121. 5. 함수특성곡선에 따른 사면 안전율 변화 ...225
    122. 가. 포화투수계수-강우강도의 비에 따른 안전율 변화 ...225
    123. 나. 함수특성곡선 경계값에 따른 투수곡선의 변화 ...228
    124. 제4절 붕괴사면 사례해석 ...231
    125. 1. 경상북도 영덕지역 ...231
    126. 가. 사면 개요 및 포화토의 지반정수 ...231
    127. 나. 불포화토의 지반정수 ...235
    128. 다. 침투 해석 및 결과 ...238
    129. 라. 불포화 사면의 안정성 해석 ...241
    130. 2. 경상남도 진주지역 ...246
    131. 가. 사면 개요 및 비교란시료 채취 ...246
    132. 나. 지반정수 ...250
    133. 다. 침투해석 결과 ...253
    134. 라. 사면해석 결과 ...256
    135. 3. 정리 ...259
    136. 가. 불포화 토질정수를 ANN 기법으로 추정한 사례 연구 ...259
    137. 나. 불포화 토질정수를 실험적으로 획득한 사례 연구 ...259
    138. 제5절 불포화 다짐지반의 최적화 표준서를 위한 지반정수 산정 ...261
    139. 1. 본 연구에서 제작된 모관흡수력 조절 시험 시스템 ...263
    140. 가. 모관흡수력 조절이 가능한 공진주/비틂전단시험시스템 ...263
    141. 나. 개선된 압력판 추출 시험기 ...266
    142. (1) 벤더엘리먼트 시험 ...266
    143. (2) 압력판 추출시험기의 개선 ...268
    144. 2. 수집된 국내 다짐재료의 기본 물성 정보 ...271
    145. 3. 공진주/비틂전단시험시스템을 이용한 함수비 변화에 따른 다짐지반의 변형특성 평가 ...273
    146. 가. 모관흡수력 변화에 따른 다짐재료의 비선형 변형특성 평가 ...276
    147. 나. 모관흡수력 및 다짐함수비 변화에 따른 최대전단탄성계수 비교 ...279
    148. 4. 탄성계수에 대한 함수비 영향 모델 ...284
    149. 가. 함수비 영향모델 검토 ...284
    150. 나. 함수비 영향모델 비교 ...287
    151. 5. 개선된 압력판추출시험기를 이용한 다짐 후 다짐지반의 탄성계수 평가 ...292
    152. 가. 다양한 모관흡수력 및 함수비에 따른 최대 전단탄성계수 평가 ...293
    153. 나. 모관흡수력 조절 비틂전단시험 결과 및 현장시험 결과와의 비교 ...297
    154. 다. 수집된 다짐재료에 대한 모관흡수력 및 함수비에 따른 탄성계수 평가 ...298
    155. 라. 함수비 영향 모델 예측 ...300
    156. 제6절 다짐지반의 현장 비선형 변형특성 평가 ...302
    157. 1. SASW 시험을 이용한 다짐지반의 현장 변형특성 평가 ...303
    158. 2. 반복평판재하시험을 이용한 다짐지반의 현장 변형특성 평가 ...305
    159. 가. 평판재하시험의 반복하중재하 ...305
    160. 나. 탄성계수와 변형률의 결정 방법 ...306
    161. 다. 현장시험을 통한 시험방법 검증 ...311
    162. 라. 평판재하시험을 이용한 노상토의 변형계수 평가 절차 ...311
    163. 3. 실내시험과 현장시험으로부터 구한 변형특성 비교 ...316
    164. 4. D/B 구축을 위한 현장 시험 수행 결과 ...321
    165. 가. Site 1 (SG-7) ...321
    166. 나. Site 2 ...325
    167. 다. Site 3 ...328
    168. 5. 평판재하시험의 해석 ...329
    169. 가. 구성모델 ...329
    170. 나. 계수산정 ...331
    171. 다. 평판재하시험의 유한요소해석 ...333
    172. 라. 평판재하시험의 역해석 ...338
    173. 마. 정리 ...348
    174. 제7절 최적화된 설계를 위한 가이드라인 ...349
    175. 1. 불포화 사면의 설계 가이드라인 ...349
    176. 가. 대상사면의 중요도에 따른 사면 설계 ...349
    177. 나. 사면 설계 가이드라인 적용 시 주의사항 ...351
    178. 다. 강우침투를 고려한 사면 설계기법 ...352
    179. 2. 불포화 다짐지반 설계 가이드라인 ...355
    180. 제4장 연구개발목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 ...357
    181. 제1절 연도별 연구목표 ...357
    182. 1. 1차년도 연구내용 ...357
    183. 2. 2차년도 연구내용 ...358
    184. 3. 3차년도 연구내용 ...359
    185. 제2절 연구개발목표의 달성도 ...360
    186. 제3절 관련분야의 기술발전에의 기여도 ...363
    187. 제5장 연구개발결과의 활용계획 ...364
    188. 제1절 추가연구의 필요성 ...364
    189. 제2절 타연구에의 응용 ...365
    190. 제3절 활용방안 ...367
    191. 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ...369
    192. 제7장 참고문헌 ...370
    193. 부 록 ...374
    194. I. SEEP/W를 이용한 침투 해석 방법 ...374
    195. II. SLOPE/W를 이용한 사면안정 해석 방법 ...383
  • 참고문헌

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