점토의 액성한계를 통한 이온농도에 따른 사면 안정성 평가

Assessing Slope Stability of Clay-Dominated Sediments Based on Ionic Concentrations Using Liquid Limits

점토는 일반적으로 높은 비표면적과 음의 표면전하를 띄고 있으며 이로 인하여 간극수의 이온농도 변화에 매우 민감하다. 본 연구에서는 대표적인 점토인 카올리나이트, 일라이트, 벤토나이트의 이온농도에 따른 액성한계를 통하여 기존의 경험식을 이용한 점착력(cohesion)과 내부마찰각(friction angle)을 산정하고 이를 통하여 이온농도에 따른 사면안정해석을 수행하였다. 실험 및 수치해석 결과 이온농도가 증가할수록 점토의 액성한계는 감소하였고 사면의 strength reduction factor (SRF)는 증가하였다. 본 연구결과를 통하여 이온농도의 변화가 점토를 포함한 지반의 사면 안정성에 끼치는 영향에 대하여 고찰하였다.

Clay minerals typically exhibit high specific surfaces with negative charges, which result in a sensitive response against the change in the ionic concentration of pore water. In this study, the liquid limits of kaolinite, illite, and bentonite were determined as functions of the ionic concentration, and the results were used to obtain the cohesion and friction angle based on the empirical relationship for evaluating slope stability through numerical simulations. The experimental and numerical results revealed increased liquid limits and a decreased strength-reduction factor as the ionic concentration increased. Based on the numerical results, the influence of ionic concentration on the slope stability of clay-contained soils was analyzed.