SoilWorks

불포화 특성함수 추가 / 수정

침투 모듈의 지반물성에서 불포화상태에 대한 투수계수 및 함수비에 대한 함수를 정의합니다.

 

함수이름

함수의 이름을 입력합니다.

 

스케일팩터

함수값의 증감계수를 입력합니다.

 

투수 그래프 옵션

투수계수 그래프의 옵션을 설정합니다. 그래프를 축방향별로 대수척도(log Scale)로 표현할 것인지 여부를 지정합니다.

 

함수비 그래프 옵션

함수비 그래프의 옵션을 설정합니다. 그래프를 축방향별로 대수척도(log Scale)로 표현할 것인지 여부를 지정합니다.

 

함수종류

함수를 지정하는 방식은 침투계수의 비선형 방정식과 체적함수율 비선형 관계식을 각각 따로 입력하는 방식, 침투계수의 비선형함수와 체적함수율(포화도)의 비선형 관계식을 동시에 입력하는 방식을 채택하고 있습니다.

 

1. 투수함수/함수비함수

 

 

투수함수 데이터

투수계수 함수를 정의합니다.

함수종류

투수계수 함수를 선택합니다.

가드너(Gardner) 계수

Rk

투수계수비 (h의 증가에 따른 투수계수 / h=0 일때의 투수계수)

 

a, n

상수

 

프론탈(Frontal) 함수

 

 

K 비 (Rk)

투수계수비 (h의 증가에 따른 투수계수 / h=0 일때의 투수계수)

 

Ho

투수계수가 더이상 감소하지 않을 때의 수두

 

Van Genuchten 함수

 

 

Rk

투수계수비 (h의 증가에 따른 투수계수, h=0 일 때 투수계수)

 

a, n, m

상수

 

사용자정의

간극압에 따른 투수계수의 변화를 사용자가 직접 정의합니다.

압력하중

간극압

 

K 비

투수계수비

 

함수비함수 데이터

함수비 함수를 정의합니다.

함수종류

함수비 함수를 선택합니다.

Van Genuchten

 

θw

체적 함수비

 

θr

잔여체적함수비

 

θs

포화체적함수비

 

a, n, m

상수

 

사용자정의

간극압에 따른 투수계수의 변화를 사용자가 직접 정의합니다.

압력하중

간극압

 

함수비

함수비를 입력

 

Mv(체적압축계수)

압력하중-함수비 그래프의 음의 압력하중(양의 간극수압) 범위의 기울기를 뜻합니다.

(a) Mv를 체크하지 않은 경우 양의 압력하중의 첫번째 구간 기울기를 음의 압력하중 구간의 기울기로 사용합니다.

(b) Mv를 체크하고 값을 입력하는 경우 사용자가 입력한 값을 음의 압력하중 구간의 기울기로 사용합니다. 이 때 그래프 상의 기울기 값은 음(-)의 값이지만, 대화창에는 절대값으로 입력합니다. 일반적으로 음의 압력하중 구간의 기울기는 매우 작기 때문에 기본 설정 값은 ‘0’ 입니다.

 

2. 압력수두-체적함수율-투수계수비 / 압력수두-포화도-투수계수비

 

 

지반종류

SoilWorks에서는 사용자가 선택하는 지반종류에 따라 탭을 클릭하여 그 해석에 필요한 재료 데이터를 한 눈에 알 수 있도록 구성되어 있습니다. 따라서 사용자는 앞으로 할 분석 유형의 함수종류를 선택하고 대화 상자에서 필요한 항목을 입력하는 것만으로 필요한 모든 정보를 입력할 수 있습니다.

 

[기준 : JICE(Japan Institute of Construction Eng.)]

 

 

투수계수비 K 계산 방법

사용자가 지정한 토질종류/입력값에 따라 계산된 투수계수비(K)의 값을 사용합니다.

 

1. 불포화특성 정의 대화창에서 토질종류를 선택하거나 사용자가 직접 입력합니다.

2. 침투류 계산시(비정상류의 경우)에는 단계마다 요소별로 (-) 압력수두를 계산한 후 상대투수계수를 갱신합니다.

  : 압력수두계산 (a) -> 압력수두에 따른 체적함수율 정의(b) -> 체적함수율에 따른 상대투수계수 갱신(c)

응력-변형률 관계가 탄성인 재료의 거동을 모사하기 위해 사용합니다.

 

 

탄성계수증감

높이에 따른 탄성계수의 증감량

 

기준높이

기준 높이

탄소성 거동을 하는 재료를 모사하기 위해 사용하며, 가장 대표적인 탄소성 모델입니다.

 

 

탄성계수증감

동일한 파라미터를 갖고 있는 지층에서 입력한 기준높이로부터 중력방향으로 기울기를 따라 탄성계수의 증감량을 고려하는 경우 사용합니다. 일반파라미터의 탄성계수 값을 기준으로 계산됩니다.

 

점착력증감

동일한 파라미터를 갖고 있는 지층에서 입력한 기준높이로부터 중력방향으로 기울기를 따라 점착력 증감량을 고려하는 경우 사용합니다. 일반파라미터의 점착력 값을 기준으로 계산됩니다.

 

기준높이

전체좌표계 기준 상의 높이이며, 입력한 값으로부터 탄성계수 증감/ 점착력 증감이 고려됩니다.

 

팽창각 (ψ)

다일러턴시 각(체크하지 않는 경우, 마찰각 값과 동일한 값이 해석에 반영됩니다.)

 

인장강도

tension cut-off를 고려하는 경우 인장강도 값을 입력합니다.

(일반파라미터의 점착력과 내부마찰각으로부터 계산되는 인장강도 값보다 큰 값을 입력하는 경우 내부적으로 zero setting 하고 있습니다.)

 

점착력, 내부마찰각이 없는 재료의 탄성거동을 모사하기 위한 모델입니다. 대표적인 재료로는 강재가 있습니다.

 

 

항복응력

일축 압축응력

점착력, 내부마찰각이 없는 재료의 탄성거동을 모사하기 위한 모델입니다. 대표적인 재료로는 강재가 있습니다.

 

 

항복응력

일축 압축응력

암반의 거동을 보다 정확하게 모사하기 위해 사용하는 모델입니다.

 

 

초기 m값

초기 m값

 

초기 s값

초기 s값

 

잔류 m값

잔류 m값

 

잔류 s값

잔류 s값

 

일축압축강도 (σc)

일축압축강도

비선형탄성 재료의 거동을 모사하기위한 모델입니다.

 

 

초기재하계수 (K)

초기재하계수

 

초기강성지수 (n)

초기강성을 위한 지수 n

 

파괴비 (Rf)

파괴비

 

Kur

재하-재재하 계수

 

Kb

부피계수번호

 

부피계수지수 (m)

부피계수를 위한 지수 m

 

최소접선계수

최소접선계수

 

최소구속압력 (σmin)

최소 구속 압력

 

대기압 (Pa)

대기압력

 

탄소성 거동을 하는 재료를 모사하기 위해 사용하는 모델입니다.

 

 

탄성계수증감

동일한 파라미터를 갖고 있는 지층에서 입력한 기준높이로부터 아래로 내려갈 수록 탄성계수의 증감량을 고려하는 경우 사용합니다. 일반파라미터의 탄성계수 값을 기준으로 계산됩니다.

 

점착력증감

동일한 파라미터를 갖고 있는 지층에서 입력한 기준높이로부터 아래로 내려갈 수록 점착력 증감량을 고려하는 경우 사용합니다. 일반파라미터의 점착력 값을 기준으로 계산됩니다.

 

기준높이

전체좌표계 기준 상의 높이이며, 입력한 값으로부터 탄성계수 증감/ 점착력 증감이 고려됩니다.

 

팽창각 (ψ)

다일러턴시 각(체크하지 않는 경우, 마찰각 값과 동일한 값이 해석에 반영됩니다.)

 

인장강도

tension cut-off를 고려하는 경우 인장강도 값을 입력합니다.

(일반파라미터의 점착력과 내부마찰각으로부터 계산되는 인장강도 값보다 큰 값을 입력하는 경우 내부적으로 zero setting 하고 있습니다.)

일반적으로 암반(경암, 연암 등)에 대해서 적용되는 일본 전력중앙연구소, 하야시 & 히비노에 의해서 제안된 구간 별 선형 모델 입니다.  

 

 

초기탄성계수(D0)

초기 변형 탄성계수

 

한계탄성계수(Df)

한계 변형 탄성계수

 

비선형재료계수(m)

비선형 재료 계수

 

초기포아송비(u0)

초기 포아송비

 

한계포아송비(uf)

한계 포아송비

 

비선형재료계수(Rn)

비선형 재료 계수

 

전단강도(TR)

전단강도

 

인장강도

인장강도

 

모아원계수(a)

모아원계수

 

완충지수(k)

파괴를 판정하는데 사용되며, 1 이상이면 탄성영역을 의미하고 0 이하이면 파괴가 발생한다고 가정됩니다.

 

 

안전율 출력 기능은 재료의 응력 상태가 Mohr-Coulomb 파괴기준에 대해 얼마나 항복되어 있는지를 현재의 응력 상태와 파괴시의 응력 상태에 대한 비율(안전율)로 출력해 주는 기능입니다. Mohr-Coulomb 파괴기준은 지반과 같은 취성재료에 가장 많이 적용되는 파괴 기준으로 SoilWorks 터널모듈에 제공되는 8개의 재료모델에서 공통적으로 사용할 수 있습니다.

응력-변형률 관계가 탄성인 재료의 거동을 모사하기 위해 사용합니다.

 

 

탄성계수증감

높이에 따른 탄성계수의 증감량

 

기준높이

기준 높이

탄소성 거동을 하는 재료를 모사하기 위해 사용하며, 가장 대표적인 탄소성 모델입니다.

 

 

탄성계수증감

탄성계수의 증감량

 

점착력증감

점착력의 증감량

 

기준높이

기준 높이

 

팽창각 (ψ)

다일러턴시 각(체크하지 않는 경우, 마찰각 값과 동일한 값이 해석에 반영됩니다.)

 

인장강도

인장 강도

한계평형 사면안정 해석을 위한 Mohr Coulomb 모델입니다.

 

 

점착력증가

점착력의 증감량

 

비등방조건

우측의 곡선입력을 클릭하면 비등방함수 정의 대화상자를 호출합니다.

비등방함수 정의

비등방성조건 함수를 입력합니다.

 

 

이름

비등방성 함수의 이름을 입력합니다.

 

각도 (deg)

각도를 입력합니다.

 

C (kN)

점착력을 입력합니다.

 

비선형옵션

우측의 곡선입력을 클릭하면 비선형함수 정의 대화상자를 호출합니다.

비선형함수 정의

비선형 함수를 입력합니다.

 

 

이름

비선형 함수의 이름을 입력합니다.

 

σ (kN/m2)

압축응력을 입력합니다.

 

τ (kN/m2)

전단응력을 입력합니다.

 

수위 미고려

수위 미고려를 체크하면 해당 지층은 수위선 지정 여부와 관계 없이 수위가 없는 것으로 계산 됩니다.

 

간극수압계수

간극수압계수는 해당 지층의 포화상태를 계수 값으로 입력 받아 간극수압 계산에 반영 합니다.

 

간극수압계수(ru)는 아래와 같이 계산합니다.

ru = (rw * z) / ( rt * h)

 

h = 토층 높이

z = 포화된 높이

rt = 습윤단위중량

위와 같은 식으로 부터 전체 포화된 지층의 간극수압계수는 '1'이 아니라 대략 '0.5' 정도에서 형성 됩니다.

간극수압계수를 사용한 지층은 수위함수나 수위값의 지정여부 및 위치와 관계 없이 무조건 입력한 간극수압계수 값으로 간극수압을 계산 합니다.

 

qs값 (kN/m2)

 

지반의 qs 값을 입력합니다.

qs 값은 Nail/Pile 구조특성 중 인장/전단 적용방법으로 Nail 도는 Nail/Pile을 사용했을 경우에 필요한 값으로, 아래 식과 같이 Nail/Pile과 주변 지반 사이의 인발력을 계산하기 위한 값 입니다.

 

인발력 = qs x π x 2R x Lin ,   R : 등가반경, Lin : 파괴면 바깥으로 삽입된 길이

 

한계토압(pl) (kN/m2)

 

지반의 한계토압 값을 입력합니다.

한계토압 값은 Nail/Pile 구조특성 중 인장/전단 적용방법으로 Pile 또는 Nail/Pile을 사용했을 경우에 필요한 값으로, 지반에 삽입된 Pile의 전단력을 계산하기 위한 값 입니다. 한계토압은 PMT(Pressure Meter Test)를 통해 얻어지며, 시험값이 없는 경우 설계기준 상 명시된 기준 값들을 활용합니다.

(예를 들면, 구조물기초설계기준해설, 2009, 280p 해설 표 4.2.9, 319p 해설 표 5.2.10 등)

 

수평지반탄성계수(KsB)(kN/m2)

 

지반의 수평지반탄성계수 값을 입력합니다.

수평지반탄성계수 값은 Nail/Pile 구조특성 중 인장/전단 적용방법으로 Pile 또는 Nail/Pile을 사용했을 경우에 필요한 값으로, 지반에 삽입된 Pile의 전단력을 계산하기 위한 값 입니다.

수평지반탄성계수는 PMT(Pressure Meter Test)를 통해 얻어지며, 시험값이 없는 경우 설계기준 상 명시된 탄성계수 기준 값 및 식을 활용합니다.

일반 파라미터(습윤단위중량, 포화단위중량, 점착력, 내부마찰각)만 존재합니다.

 

 

SPT N치

표준관입시험 N치

 

계산방법

계산방법 선택

Debeer법

표준관입시험 N치를 이용한 산정 공식

 

B.K.Hough법

B.K.Hough 도표를 이용하여 Δe법의 식을 이용한 산정 공식

 

 

 

SPT N치

표준관입시험 N치

 

계산방법

침하량 계산방법 선택

Cc

압축지수 Cc를 이용한 산정 공식

 

Δe

간극비를 이용한 산정 공식

 

Mv

체적압축계수 Mv를 이용한 산정 공식

 

압축지수 (Cc)

압축지수

 

팽창지수 (Cr)

팽창지수

 

선행압밀하중 (Pc)

사용자 정의값이 입력되지 않으면 초기응력상태와 OCR을 이용하여 계산됩니다.

 

과압밀비 (OCR)

과압밀비

 

배수조건

일면배수, 양면배수 중 선택

 

2차 압밀계수 (Ca)

과잉간극수압이 완전히 소산된 후 압축되는 현상을 2차압밀로 보며, 2차압밀곡선의 기울기인 2차 압밀계수

 

2차 압밀계산시간 (ts)

2차 압밀이 완료되는 시간(가정)

 

1차 압밀종료시점 (tp)

1차 압밀이 종료되는 시점의 시간

 

강도증가율 (m)

강도 증가율

 

제거계수 (RF)

제거계수

 

e-log P 곡선

우측의 Define을 클릭하면e-logP 곡선 대화상자를 호출합니다.

e-logP 곡선 정의

 

 

이름

e-logP 곡선 이름 입력

 

e 값

간극비 e 값을 입력

변화값

응력에 따라 변화되는 e값을 입력

 

일정한 값

응력에 따라 일정한 e값을 지정하여 입력

 

 

logMv-logP 곡선

우측의 Define을 클릭하면 logMv-logP 곡선 대화상자를 호출합니다.

logMv-logP 곡선 정의

 

 

이름

logMv-logP 곡선 이름 입력

 

Mv 값

체적압축계수 Mv 값을 입력

변화값

응력에 따라 변화되는 Mv값을 입력

 

일정한 값

응력에 따라 일정한 Mv값을 지정하여 입력

 

 

logCv-logP 곡선

우측의 Define을 클릭하면 logCv-logP 곡선대화상자를 호출합니다.

logCv-logP 곡선 정의

 

 

이름

logCv-logP 곡선 이름 입력

 

Cv 값

압밀계수 Cv 값을 입력

변화값

응력에 따라 변화되는 Cv값을 입력

 

일정한 값

응력에 따라 일정한 Cv값을 지정하여 입력

 

재료의 한계상태를 바탕으로 점토의 거동을 정확하게 모사하기 위해 사용하는 모델입니다.

 

 

과압밀비 (OCR)

과압밀비

 

정규압밀선 기울기 (λ)

정규압밀선의 기울기

 

과압밀선 기울기 (K)

과압밀선의 기울기

 

한계상태비적 (Γ)

P값이 1일때의 비적

 

한계상태선의 기울기 (M)

임계상태선의 기울기

 

선행압밀압력 (Pc)

사용자 정의값이 입력되지 않으면 초기응력상태와 OCR을 이용하여 계산됩니다.

응력-변형률 관계가 탄성인 재료의 거동을 모사하기 위해 사용합니다.

 

 

탄성계수증감

높이에 따른 탄성계수의 증감량

 

기준높이

기준 높이

탄소성 거동을 하는 재료를 모사하기 위해 사용하며, 가장 대표적인 탄소성 모델입니다.

 

 

탄성계수증감

탄성계수의 증감량

 

점착력증감

점착력의 증감량

 

기준높이

기준 높이

 

팽창각 (ψ)

다일러턴시 각(체크하지 않는 경우, 마찰각 값과 동일한 값이 해석에 반영됩니다.)

 

인장강도

인장 강도

등장초기응력조건을 고려할 수 있는 점성토 거동을 나타내는 대표적인 모델로서, 탄소성 거동을 정의하기 위한 재료모델입니다. Ohta(1971)모델을 Shibata(1963)가 제안한 dilatancy theory에 근거하여 확장한 모델입니다.

 

 

추가파라미터 자동계산

Karibe식

소성지수(IP)

λ = 0.015 + 0.007*IP

 

압축지수(Cc)

선택사항 입력가능, 입력한 경우 λ = 0.434*Cc 로 계산

 

경험식

소성지수(IP)

λ = 0.015 + 0.007*IP

 

압축지수(Cc)

λ = 0.434*Cc

 

팽창지수(Cr)

선택사항 입력가능, 입력한 경우 K = 0.434 * Cr 로 계산

 

과압밀비 (OCR)

지반조사 결과, 문헌, 계측자료, 인접설계 사례를 분석하여 결정된 값을 사용하며, 정규압밀상태 해석시에는 '1'을 사용합니다.

 

정규압밀선 기울기 (λ)

정규압밀선의 기울기

 

과압밀선 기울기 (K)

과압밀선의 기울기

 

팽창계수(D)

등압을 일정하게 유지하며 진행되는 삼축CD시험으로부터 계산될 수 있으며, 아래 식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

 

D = (λ-k)/M(1-eo)  , M : critical state line 기울기

 

선행 정지토압계수(Koc)

선행압밀 시의 정지토압계수로 삼축 Ko 압밀시험을 통해 산정할 수 있습니다.

등장초기응력조건을 고려할 수 있는 점성토 거동을 나타내는 대표적인 모델로서, 탄점소성 거동을 정의하기 위한 재료모델입니다. Ohta(1971)모델을 Shibata(1963)가 제안한 dilatancy theory에 근거하여 확장한 모델입니다.

 

 

추가파라미터 자동계산

Karibe식

소성지수(IP)

λ = 0.015 + 0.007*IP

 

압축지수(Cc)

선택사항 입력가능, 입력한 경우 λ = 0.434*Cc 로 계산

 

경험식

소성지수(IP)

λ = 0.015 + 0.007*IP

 

압축지수(Cc)

λ = 0.434*Cc

 

팽창지수(Cr)

선택사항 입력가능, 입력한 경우 K = 0.434 * Cr 로 계산

 

배수거리(H)

압밀 배수거리를 입력하며, cm 단위로 고정되어 있습니다.

 

과압밀비 (OCR)

지반조사 결과, 문헌, 계측자료, 인접설계 사례를 분석하여 결정된 값을 사용하며, 정규압밀상태 해석시에는 '1'을 사용합니다.

 

정규압밀선 기울기 (λ)

정규압밀선의 기울기

 

과압밀선 기울기 (K)

과압밀선의 기울기

 

팽창계수(D)

등압을 일정하게 유지하며 진행되는 삼축CD시험으로부터 계산될 수 있으며, 아래 식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

 

D = (λ-k)/M(1-eo)  , M : critical state line 기울기

 

선행 정지토압계수(Koc)

선행압밀 시의 정지토압계수로 삼축 Ko 압밀시험을 통해 산정할 수 있습니다.

 

이차압밀계수(a)

Oedometer 시험을 통해 산정할 수 있습니다.

 

초기체적변형률비(vo)

이차 압밀이 시작되는 시점에서의 체적변형률비 (vo= a/to , to : 1차압밀 완료시간)

응력-변형률 관계가 탄성인 재료의 거동을 모사하기 위해 사용합니다.

 

 

탄성계수증감

높이에 따른 탄성계수의 증감량

 

기준높이

기준 높이

탄소성 거동을 하는 재료를 모사하기 위해 사용하며, 가장 대표적인 탄소성 모델입니다.

 

 

탄성계수증감

탄성계수의 증감량

 

점착력증감

점착력의 증감량

 

기준높이

기준 높이

 

팽창각 (ψ)

다일러턴시 각(체크하지 않는 경우, 마찰각 값과 동일한 값이 해석에 반영됩니다.)

 

인장강도

인장 강도

2차원 등가선형해석시 응력-변형률 관계가 탄성인 재료의 거동을 모사하기 위해 사용합니다.

 

 

전단탄성계수

지반재료의 동적 전단탄성계수 값을 입력합니다.

 

포아송비

지반재료의 동적 포아송비를 입력합니다.

 

감쇠비

지반재료의 감쇠비를 입력합니다.

 

변형율적합특성

체크박스 선택시 지반재료의 비선형성과 비탄성 거동을 고려하기 위한 전단탄성계수와 감쇠비 함수를 선택 및 작성합니다. 체크박스를 선택하지 않은 경우에는 지반재료를 선형으로 가정하여 위에 입력된 전단탄성게수와 감쇠비를 이용하여 2차원 등가선형해석을 수행합니다.

 

 

이름

변형률 적합 특성 함수의 이름을 입력합니다.

 

동적 곡선식 사용

기존의 다양한 데이터베이스로부터 물성값을 정의합니다. 아래의 대화창들은 각각 일본 토목연구소의 식, 항만시설 기술상의 기준, Yasda의 방법 그리고 액사와 매뉴얼에 의한 데이터베이스 선택을 나타내고 있습니다.

 

  

 

  

 

데이터 베이스

기존의 연구자들에 의해 제시된 데이터베이스를 불러옵니다.

 

 

변형률 적합 특성 함수의 데이터베이스는 아래와 같습니다.