피스톤 펌프 기법을 이용한 흙-수분 특성곡선 측정방법

Determination of the Soil-water Characteristic Curve Using the Flow Pump Technique

  • 황창수 (미국 콜로라도 주립대학교 토목환경건축공학과) ;
  • 김태형 (현대건설(주) 기술연구소)
  • 발행 : 2003.10.01

초록

흙-수분 특성곡선은 토질역학에서 불포화토의 근간이 되는 중요한 물성함수로 불포화토 연구에 있어서 가장 중요한 요소이다. 따라서 이러한 흙-수분 특성곡선을 보다 정확하고 빠르게 또 편리하게 측정할 수 있는 신뢰성 있는 방법이 불포화토 연구에 있어서 우선적으로 요구되고 있다. 본 연구에서는 피스톤 펌프 기법을 이용한 흙-수분 특성곡선 측정방법을 보완, 발전시켰다. 이 방법은 기존의 흙-수분 특성곡선 측정방법들보다 측정하기에 편리하고 빠르며 더욱 정확한 측정이 가능하다. 또한 전체실험 과정을 통하여 완전한 통제가 가능하며 컴퓨터를 이용한 자동화 및 정밀측정이 가능하기 때문에 흙-수분 특성곡선의 상세한 부분까지 연구할 수 있다. 한 점 한 점이 아닌 연속적인 건조곡선이나 습윤곡선의 측정이 가능하고 건조곡선에서의 공기침입값 위치라든지 습윤곡선에서의 공기폐색위치등도 측정 가능하다. 또한 불포화토의 특성중의 하나인 흙-수분 특성곡선의 이방성 측정도 가능하다. 본 연구에서는 실험방법상의 기법을 개발했을 뿐만 아니라 실험결과에 대한 구체적인 해석도 이루어졌다. 실례로 석션조절기법(suction drop measurement)이라는 방법을 개발했으며 이 방법을 이용하면 흙-수분 특성곡선을 보다 편리하고 또 짧은 시간 내 정확하게 측정할 수 있다.

The soil-water characteristic curve (SWCC) represents the essential constitutive relationship for solving various problems in unsaturated soil mechanics. A reliable and convenient experimental method is needed for the determination of the SWCC in engineering applications. This study introduces and proves that the suction-saturation experimental measurement based on the flow pump technique is a convenient and accurate method for obtaining the SWCC. The flow pump technique provides complete control over the test conditions and is capable of detecting all the important elements of the SWCC. In particular, it is capable of defining continuous drying and wetting curves, the moment of air occlusion, and the hysteretic behavior of unsaturated soils. Not only the optimal testing procedure but also the analysis technique for the flow pump technique has been established in this study. Especially, the method of the suction drop measurement was developed to measure the SWCC. This method is a convenient and time saving method without losing accuracy.

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참고문헌

  1. Canadian Geotechnical Journal v.35 no.5 Nineteenth Canadian Geotechnical Colloquium: The Soil-Water Characteristic Curve: A Historical Perspective Barbour,S.L. https://doi.org/10.1139/cgj-35-5-873
  2. U.S. Dept. Agr. Bur. Soils, Bulletin v.45 The Moisture Equivalent of Soils Briggs,L.J.;McLane,J.W.
  3. Mechanics of Immiscible Fluids in Porous Media Corey,T.
  4. Physical Review, Second Series The Capillary Potential Function and its Relation to Irrigation Practice Gardner,W.;Israelsen,O.W.;Edlefsen,N.E.;Clyde,H.
  5. Petroleum Technology Technical Paper Mearusement of Capillary Pressures in Small Core Sample Hassler,G.L.;Brunner,E.
  6. Ph.D. Thesis, Technical Memo No. 654, U.S. Department of Interior, Bureau of Reclaation, Design and Construction Devision An Investigation of Pore-Water Pressure in Compacted Cohesive Soils Hilf,J.W.
  7. MS Thesis, University of Colorado at Boulder Flow Porcesses in Unsaturated Soils Hwang,C.
  8. Ph. D. Thesis, University of Colorado at Boulder Determination of Material Functions for Unsaturated Flow Hwang,C.
  9. U.S. Geological Survey Annual Report v.Ⅱ King
  10. Water Resourcse Research v.2 no.2 Darcy's Law in Saturated Kaolinite Olsen,H.W. https://doi.org/10.1029/WR002i002p00287
  11. Journal of Geotechnical Engineering New Procedure for Saturationg Sand Specimens Rad,N.s.;Clough,G.W.
  12. Journal of Agricultural Research v.37 The Useful of Capillary Potential to Soil Moisture and Plant Investigators Richards,L.A.
  13. Journal of the American Society of Agronomy v.28 Tensiometers for Measuring the Capillary Tension of Soil Water Richard,L.A.;Gardner,W. https://doi.org/10.2134/agronj1936.00021962002800050002x
  14. Geotechnique v.4 The Pore Water Coefficients A and B. Skempten,A.W. https://doi.org/10.1680/geot.1954.4.4.143
  15. Geotechnical Special Publication v.27 Laboratory Testing and Parameter Estimation for Two-Phase Flow Problems Znidarcic,D.;Illangasekare,T.H.;Manna,M.