Journal of the Korean Geotechnical Society (한국지반공학회논문집)

Korean Geotechnical Society (한국지반공학회)
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Analysis on the Rainfall Triggered Slope Failure with a Variation of Soil Layer Thickness: Flume Tests

강우로 인한 조립토 사면에서의 토층 두께 변화에 따른 사면의 활동 분석: 실내 모형실험

  • 사공명 (한국철도기술연구원 철도구조연구실) ;
  • 유재호 (한국철도기술연구원 철도구조연구실/한양대학교) ;
  • 이성진 (한국철도기술연구원 철도구조연구실부)
  • Published : 2009.04.30
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Abstract

Slope failure depends upon the climatic features related to related rainfall, structural geology and geomorphological features as well as the variation of the mechanical behaviors of soil constituting a slope. In this paper, among many variables, effects of soil layer thickness on the slope failure process, and variations of matric suction and volumetric water content were observed. When the soil layer is relatively thick, the descending wetting front decreases matric suction and the observed matric suction reaches to "0" value. When the wetting front reaches to the impermeable boundary, the bottom surface of steel soil box, ascending wetting front was observed. This observation can be postulated to be the effects of various sizes of pores. When macro size pores exist, the capillary effects can be reduced and infilling of pore will be limited. The partially filled pores would be filled with water during the ascending of the wetting front, which bounces from the impermeable boundary. This assumption has been assured from the observation of variation of the volumetric water contents at different depth. When the soil layer is thick (thickness = 20 cm), for granular material, erosion is a cause triggering the slope failure. It has been found that the initiation of erosion occurs when the top soil is fully saturated. Meanwhile, when the soil layer is shallow (thickness = 10 cm), slope slides as en mass. The slope failure for this condition occurs when the wetting front reaches to the interface between the soil layer and steel soil box. As the wetting front approaches to the bottom of soil layer, reduction of shear resistance along the boundary and increase of the unit weight due to the infiltration occur and these produce complex effects on the slope failure processes.

강우로 인하여 사면을 구성하는 흙의 상태는 복잡한 과정을 거치며, 이와 동반된 사면의 활동은 흙의 역학적 거동의 변화뿐만 아니라, 강우와 관계된 기상특성, 지층구조의 특성, 지형적 특성 등 다양한 요소에 의존적이다. 본 논문에서는 여러 요소 중 사면의 토층 두께의 변화에 따른 사면활동 양상 및 그와 수반되어 토체내에서 변화하는 흡입력과 체적함수비의 변화양상을 확인할 수 있다. 사면의 토층이 어느 정도 두꺼운 경우 침투선단의 하향이동이 관측되었으며, 침투선단이 도달한 위치에서는 일정한 크기의 흡입력이 감소하여 부의 간극수압이 영에 가까운 값을 보이는 것이 관측되었다. 침투선단이 불투수층인 토조 바닥에 도달한 이후 침투선단의 상향이동이 관측되었으며 이러한 관측결과는 다양한 크기의 공극의 존재에 의한 것으로 판단된다. 크기가 큰 공극이 존재하는 경우 모세관현상으로 인한 공극의 채움 효과는 다소 줄어들 수 있으며 하항 침투 시 덜 채워진 공극은 침투선단이 바닥면에 도달한 이후 다시 상향으로 이동할 경우 채워지는 것으로 판단된다. 이러한 가정은 체적함수비의 변화과정에서 확인되었다. 또한 조립토를 대상으로 하는 본 실험에서 토체의 두께가 두꺼운 경우(20cm) 사면의 활동은 침식에 의한 것으로 관측되었는데, 침식의 개시는 상부 표층의 흙이 완전히 포화된 경우 시작하는 것으로 확인되었다. 이에 비해 토층의 두께가 얇은 경우(10cm) 침식활동 보다는 사면전체가 덩어리로 활동하는 양상이 관측되었는데, 사면의 활동시점은 침투선단이 사면의 바닥에 도달한 시점으로 확인되었다. 이 경우 침투선단이 사면의 바닥면에 도달하면서 사면의 바닥면과 토조면 상에서의 마찰저항의 감수 침투로 인한 토체의 중량 증가 등의 요인이 상호 복합적으로 사면활동에 작용하는 것으로 판단된다.

Keywords

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