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도로의 하부지반은 크고 작은 입자들로 구성되어 있으며 크기의 분포에 따라 전체적인 강도 및 변형특 성이 다르게 나타난다. 이를 반영하여 여러 종류의 입도분포로 실험이 이뤄져 왔고 수치해석을 통한 비교 연구도 진행되어져 왔다. 본 논문에서는 수치해석 기법 중 개별요소법(Discrete Element Method)을 이 용한 방법을 활용하여 입도분포의 변화에 따른 하부지반의 전단강도 및 변형특성을 알아보고자 하였다.
입도분포를 표현하기 위하여 Fredlund & Xing(1994)과 Van Genuchen(1981)이 제안한 함수특성곡선 맞춤 식을 도입하여 입도분포에 구현하였다. Van Genuchen의 경우가 입도분포를 표현하는데 보다 더 적합하여 이를 반영하고 맞춤 변수들의 변동에 따른 입도분포 형태를 적용하여 강도 및 변형의 변화를 살펴보았다.
입도분포를 변동시키기 전 기존의 입도분포와 동일한 조건으로 수행된 실내시험결과를 비교하여, 초기 조건과 경계조건이 실내시험과 유사한 결과를 갖도록 모형화 하였다. 분포 모델은 식 (1)과 같이 표현되며, d min 은 입도분포의 최소 입경을 나타낸다. a, n, m의 값은 입도분포 식의 변수를 나타내며 <표 1>은 입도분포 변화에 따른 변수를 나타낸다.
여기서, y는 누가 통과율, x는 입자의 크기, a,n,m은 맞춤변수이다.
<표 1>과 같이 n값의 변화에 따른 입도분포곡선을 산정하고, 이를 개별요소법에 적용하여 해석을 실시 하였고 구속압의 변화(100, 200, 300kPa)에 따른 강도와 변형을 확인하여 보았다. 구속압이 100kPa일 때 에는 n값의 변화에 따라 강도의 변화가 비슷하게 나타났으며, 구속압이 높아질수록 강도의 차이가 다 르게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이때, n값이 커질수록 입도분포에서 세립분이 함유하는 비율이 커 지는 입도분포를 나타내었다. 또한, n값이 커질수록 강도가 크게 산정되는 것을 확인 할 수 있었다.
본 논문에서는 n값의 변화에 따른 입도분포를 변화하였으며, 이때 변화하는 강도의 차이를 확인하여 보았다. n값이 증가할수록 세립분 함유량이 증가하였고, n값의 변화에 따른 강도변화가 있음을 확인할 수 있었다. 추후 연구를 통하여, a값과 m값의 변화에 따른 입도분포를 산정하고, 개별요소법에 활용하여 a와 n, m값의 변화에 따른 강도의 차이를 확인할 수 있을 것으로 판단된다.
