졸업논문(불포화토의 사면안정 해석)

소개글

졸업논문(불포화토의 사면안정 해석)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

목 차

제 1장 서론....................................................................3

1.1 연구 배경.................................................................3
1.2 연구 목표 및 내용.........................................................3

제2장 이론적 배경 및 문헌연구..................................................4

2.1 불포화토의 특성...........................................................4
2.1.1 불포화토의 기본구조 및 체적 - 질량 관계................................4
2.1.2 모관흡수력.............................................................6
2.2 응력상태 변수.............................................................10
2.2.1 포화토의 유효응력......................................................10
2.2.2 불포화토의 유효응력....................................................10
2.3 불포화토의 투수특성.......................................................10
2.3.1 유체의 흐름............................................................11
2.3.2 투수계수 함수..........................................................11
2.3.3 투수 계수 산정 방법....................................................11
2.4 함수특성곡선..............................................................12
2.4.1 함수특성곡선의 정의....................................................12
2.4.2 함수특성곡선의 이론식..................................................13
2.5 불포화토의 전단강도.......................................................13

제 3장 침투해석................................................................15
3.1프로그램의 경계조건........................................................15
3.2 해석결과..................................................................15

제 4장 사면의 안정 해석........................................................19

4.1 사면의 안정해석이론.......................................................19
4.2 사면의 파괴형태...........................................................19
4.3 강우시간에 따른 안전율....................................................21

제 5장 결론....................................................................22
참고문헌.......................................................................23
그림 목차

그림 2.1 불포화토의 3상구조......................................................4
그림 2.2 체적 - 질량 관계........................................................5
그림 2.3 침투양상에 따른 간극수압비..............................................7
그림 2.4 표면장력................................................................8
그림 2.5 Kelvin의 모세관 모델....................................................9
그림 2.6 일반적인 함수특성곡선...................................................13
그림 2.7 불포화지방에 대하여 확장된 Mohr-Coulomb 파괴포락선......................14
그림 3.1 지하수위 5m 사면........................................................15
그림 3.2 지하수위 8m 사면........................................................16
그림 3.3 지하수위 11m 사면.......................................................16
그림 3.4 24시간 후 지하수위변화(지하수위 5m).....................................16
그림 3.5 24시간 후 지하수위변화(지하수위 8m).....................................17
그림 3.6 24시간 후 지하수위변화(지하수위 11m)....................................17
그림 4.1 지하수위 5m 일때 안전율.................................................19
그림 4.2 지하수위 8m 일때 안전율.................................................20
그림 4.3 지하수위 11m 일때 안전율................................................20
그림 4.4 시간에 따른 안전율......................................................21

표 목차

표 3.1 지하수위에 따른 24시간 후의 포화도 변화....................................17
표 3.2 시간에 따른 포화도의 변화..................................................18
표 4.1 지하수의 위치에 따른 안전율................................................21

본문내용

......16
그림 3.3 지하수위 11m 사면.......................................................16
그림 3.4 24시간 후 지하수위변화(지하수위 5m).....................................16
그림 3.5 24시간 후 지하수위변화(지하수위 8m).....................................17
그림 3.6 24시간 후 지하수위변화(지하수위 11m)....................................17
그림 4.1 지하수위 5m 일때 안전율.................................................19
그림 4.2 지하수위 8m 일때 안전율.................................................20
그림 4.3 지하수위 11m 일때 안전율................................................20
그림 4.4 시간에 따른 안전율......................................................21
표 목차
표 3.1 지하수위에 따른 24시간 후의 포화도 변화....................................17
표 3.2 시간에 따른 포화도의 변화..................................................18
표 4.1 지하수의 위치에 따른 안전율................................................21
제 1장 서론
1.1 연구 배경
최근 들어 지반 공학 연구 분야에서 지하수위 상부에 존재하는 불포화 영역에 대한 관심이 급증하고 있다. 지금까지 연구된 지반공학은 일반적으로 포화토에 관한 연구가 대부분이였다. 하지만 포화토의 개념과 원리로는 실제 지반에서 일어나는 현상과 거동이 제대로 해석되지 않는 많은 문제점들이 나타났다. 이런 점들로 인해 지반공학적인 문제에서 불포화토를 이론적으로 이해함으로써 더 합리적인 해석을 할 수 있다는 인식이 높아지고 있다.
흙에 있어서 토립자를 제외한 나머지 부분을 간극이라 하는데, 이런 간극이 물로 채워져 있는 경우를 포화토라 하고 일부만 물로 채워진 경우를 불포화토라 한다. 자연지반에서는 지하수의 위치에 따라 포화토와 불포화토로 나뉘어지는데, 지하수위 아래와 지하수위 바로 위 지역은 모세관 현상으로 거의 100%포화 상태가 되지만 지표면 근처에서는 증발에 의해 간극이 물과 공기로 이루어지는 불포화 상태가 된다.
불포화토에 내에서는 간극에서 발생하는 물과 공기의 압력차로 인한 표면장력으로 인해 모세관 현상과 흡착력현상이 일어나게 되어 부의 간극수압을 유발하게 된다. 이런 한 간극수압의 발생으로 인해 불포화토에 대한 공학적 해석은 포화토의 공학적 해석 보다 훨씬 더 이해하기 어렵고 복잡해진다. 하지만 이런 한 어려움에도 불구하고 불포화토를 연구해야 하는 목적은 우리나라의 경우 댐이나 교량, 사면등과 같은 토목공사가 시행되는 지반 대부분이 불포화토 영역위에서 공사가 행해지고 있고, 특히 건설재료로 주로 사용되고 있는 흙이 불포화 상태로 존재하는 화강풍화토이다. 화강풍화토의 대부분은 세립분이 60%이하이고 입도분포가 양호한 조립토이다. 이러한 국내 지반상태를 고려해 볼 때, 불포화토에 대한 연구의 필요성을 느끼고 있다.
1.2 연구 목표 및 내용
우리나라는 계절적 영향으로 인해 집중호우에 의한 사면의 파괴가 번번하게 발생하고 있다. 그러므로 강우에 의한 사면의 안정성을 적절하게 평가하는 것이 매우 중요한 문제이다.
사면의 경우 강우가 발생하면 흙의 특성상 아랫방향으로 배수가 일어나게 되어 강우발생 후 시간의 경과에 따라 윗부분은 포화도가 감소하게 되므로 일반적으로 사면의 윗 분분은 불포화상태로 존재하게 되어 일반적으로 사면의 안정성 해석에서 사용하고 있는 포화토 이론을 적요하는데 어려움을 야기하게 된다. 이러한 불포화토에서는 음의 값을 가지는 간극수압이 발생하고, 음의 간극수압으로 인해 모관흡수력이 발생하게 된다. 이러한 모관흡수력의 크기와 존재여부가 사면의 안정성에 중대한 영향을 미치는 것으로 밝혀진 바 있다.
이러한 이유로 본 연구에서는 포화토와 불포화토의 강도의 차이를 비교하기 위해 Ko 및 등방 삼축 압축시험을 수행하여 포화토와 불포화토의 강도, 응력경로, 최대 축차응력, 할선
탄성계수, 전단탄성계수를 산정하여 불포화토와 포화토의 차이를 비교해 한 후, 강우시 불포화 사면의 안정성 해석 연구를 수행하고자 한다. 이를 위해 불포화의 전단강도와 투수특성에 대한 이론적 고찰을 거켜 상용프로그램인 SEEP/W와 SLOP/W를 이용하여 강우로 인한 지반내의 간극수압의 변화, 응력의 변화 등을 고려한 시간의존적인 침투-응력해석을 수행하여 강우 시 사면이 거동을 보다 실제에 맞게 예측하고 이를 바탕으로 불포화토 사면의 강우시 안정성 검토를 수행하였다.
제2장 이론적 배경 및 문헌연구
2.1 불포화토의 특성
일반적으로, 부분포화된 지반은 포화지반과는 다르게 흙 입자와 물-공기 사이의 모관흡수력 현상으로 인해 매우 다른 거동을 나타내게 된다. 불포화 지반의 경우에는 모관흡수력이 지반의 거동특성에 매우 중요한 역할을 하는 변수 이다. 따라서 불포화 지반과 관련된 강도특성, 변형, 흐름특성을 적절하게 고려하기 위해서는 불포화토이 거동특성에 대한 모관흡수력의 영향을 반드시 고려해야 한다. 함수특성곡선은 불포화정도에 따른 모관흡수력을 유발하는 여러 변수들과 밀접한 관계를 가지고 있다. 따라서 불포화토에서의 지하수의 흐름, 침투수, 강우로 인한 사면안정해석 규명은 실제 지반거동 파악에 대단히 중요하다.
2.1.1 불포화토의 기본구조 및 체적 - 질량 관계
불포화토는 일반적으로 흙입자, 물, 공기로 이루어진 3상 체계로 알려져 있다. 하지만 최근에 물리적인 역할을 고려할 때 다른 한가지 상으로써 물-공기 접촉면이 중요한 역할을 하고 있다. 그림 2.1은 불포호토의 구조를 보여주고 있다. 공기상이 연속적일 때 물-공기 접촉면은 흙입자와 상호 작용하여

키워드

불포화토의 사면안정 해석,   침투해석,   GEO-SLOPE,   사면안정해석,   SLOPE,   SLOPE/W