In most of the available computer programs, a major handicap is lack of proper constitutive relationship to consider volume change. This study presents a constitutive model to describe the stress-strain behavior of unsaturated weathered soils divided into two categories such as constitutive model and coupling of yield functions. The former is about constitutive relations for the soil structure and water phase. Two types of tests were conducted to find state surface of unsaturated soils using modified triaxial apparatus, namely stress control test(SCT), and matric suction control test(MCT). The results show that the stress path has a significant effect on the volume change of soil structure and that the soil parameters related to the volume changes of soil structure and water phase vary significantly according to the state of stress. The variations of soil parameters with stress state and compaction condition are analyzed. The latter concentrates on the coupling of yield functions. A number of test data associated with coupling of yield functions are compared with models suggested in the literature. The results show that the existing model predicts improperly for the weathered soil. Based on the test data, a modified constitutive model for the weathered soils is developed. The proposed modified constitutive model will be valid for weathered soils with similar densities and plasticities. Considering the volume chnage of unsaturated soil, the coupling of yield functions should be routinely taken into account in design analysis.
불포화토에서의 체적 거동 특성은 모든 지반 공학 문제에서의 기본이 된다는 점에서 중요하다. 실제로 그 동안 팽창(swelling)성 흙이나 붕괴(collasiing)성 흙에 대한 피해사례가 보고되었지만, 이러한 불포화토의 상태면에 대한 연구의 필요성에도 불구하고 기구의 미비와 인식의 부족, 이론적인 비경의 부족 등으로 연구가 부진한 것이 사실이다.
이러한 연구의 필요성에 의해, 본 연구에서는 실내 시험을 통하여 국내 풍화토 지반에 적합한 불포화 구성 모델을 개발하고자 하였다. 이를 위하여 국내 풍화토 지반을 대상으로 하여 여러 가지 응력 경로에 대하여 불포화토의 상태면(state surface) 시험을 수행하였으며, 이러한 결과를 바탕으로 일반적인 풍화토 지반의 불포화시의 체적 거동 특성을 살펴보고, 이러한 체적 거동을 대표하는 물성치들의 변화 경향을 살펴보고자 하였다. 또한, 이러한 시험 결과를 바탕으로 불포화토의 응력 및 체적변화에 영향을 주는 인자를 규명하고 인자 상호간의 관계를 도출하고자 하였다.
특히, 본 연구에서는 LC(Loading-Collapse) 항복 함수와 SI(Suction-Increase) 항복 함수간의 연계성(Coupling)에 관한 연구를 수행하기 위하여, 이와 관련된 시험을 적절히 설계하여 수행하였다. 이러한 시험 결과는 기존 연구자들에 의해 제안된 식이 항복 함수간의 연계(Coupling)를 잘 예측하고 있는지 검증하기 위하여 이용되었으며, 이러한 검증을 통하여 기존 모델의 문제점을 제시하였다. 이러한 문제점을 보완하고자 본 연구에서는 새로 수정된 형태의 경화 함수를 제안하였고, 새로 제안된 식에 대하여 검증하여 보았다.
