모래의 입경, 점토 광물 특성에 따른 모래-점토 혼합토의 세립토 이탈현상

Abstract

Suffusion is a type of internal erosion caused by the detachment of fine particles. Additionally, continuous suffusion reduces the stability of geotechnical infrastructures. In this study, the impact of clay mineralogy and sand grain size on the suffusion of sand-clay mixtures was investigated using two-dimensional laboratory experiments on nine different sand-clay mixtures made of three types of sands (K3, K4, and K5) and clays (kaolinite, illite, and bentonite). The breakthrough curve for each sample was obtained for the top/middle/bottom outlets of the designed cell to measure and analyze the amount of detached clay. It was observed that as the sand grain size decreased, the amount of detached clay was more and clays with kaolinite exhibited greater suffusion than those with illite. Bentonite exhibited the lowest amount of detached clay owing to its high swelling potential. The influence of clay mineralogy and sand grain size on the suffusion has been discussed based on the obtained breakthrough curves.

세립토 이탈현상은 많은 내부침식 현상 중 하나이며 지반내 미세입자의 탈착으로 인해 발생한다. 지속적인 세립토 이탈현상은 지반구조물의 안정성을 저해하게 된다. 본 연구에서는 점토 광물의 특성과 모래 입자의 크기에 따른 세립토의 이탈을 확인하기 위해 2차원 실내 세립토 이탈 실험을 수행하였다. 실험에는 3가지 다른 종류의 모래(K3, K4, K5)와 점토(Kaolinite, Illite, Bentonite)를 이용하여 총 9가지 모래-점토 혼합토에 대한 세립토 이탈 실험을 진행하였다. 이후 시료별 유출곡선을 산정하여 점토/모래별 세립토 이탈량을 측정하고 분석하였다. 본 연구에서는 모래의 입경 크기가 작을수록 세립토의 이탈량이 증가하는 경향을 나타내었고, 일라이트에 비해 카올리나이트에서 더 많은 세립토의 이탈이 나타났다. 또한 팽창성이 큰 벤토나이트의 경우 세립토의 이탈량이 가장 낮게 측정되었다. 유출곡선을 통해 산정된 상부/중간/하부에서의 세립토 유출량을 통하여 점토 광물의 종류 및 모래 입경 크기에 따른 세립토 이탈을 고찰하였다.