Study on Rainfall infiltration Characteristics for Weathered Soils: Analysis of Soil Volumetric Water Content and Its Application

국내 풍화토의 강우 침투특성 분석을 위한 실험연구: 토양 체적함수비 분석 및 적용성 평가

  • Kim, Man-Il (Geoleogical & Environmental Hazards Division, Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources) ;
  • Chae, Byung-Gon (Geoleogical & Environmental Hazards Division, Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources) ;
  • Cho, Yong-Chan (Geoleogical & Environmental Hazards Division, Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources) ;
  • Seo, Yong-Seok (Department of Earth and Environmental Sciences, Chungbuk National University)
  • 김만일 (한국지질자원연구원 지질환경재해연구부) ;
  • 채병곤 (한국지질자원연구원 지질환경재해연구부) ;
  • 조용찬 (한국지질자원연구원 지질환경재해연구부) ;
  • 서용석 (충북대학교 지구환경과학과)
  • Published : 2008.03.31

Abstract

In order to analyze infiltration characteristics of rainfall in soil, two laboratory experiments were conducted using an amplitude domain reflectometry (ADR) sensor and a pore water pressure meter (PWP) in this study. The first experiment is to understand the dependency of volumetric water content and temperature for standard sand and weathered granite soil. The second experiment is a laboratory flume test with changes of rainfall condition. As the results of the dependency experiment, the volumetric water content is increased with increase of the output voltage measured by the ADR sensor in both the standard sands and weathered granite soil. Furthermore, the results also indicate necessity of consideration of the temperature dependency under the condition of high volumetric water contents from 0.15 to 0.45. In the flume test, two measurement devices are detected to the variation of volumetric water content and pore water pressure at the installation point of the flume. In especial, the measured values of ADR4 and PWP3 installed on the lower part of slope are higher than those of the others. It means that the lower part of slope plays a role of a runoff face and a beginning point of slope failure.

본 연구에서는 누적강우을 고려한 침투수 거동을 평가하기 위해 ADR 측정센서와 간극수압계를 사용하여 흙매질의 물성 변화를 측정하였다. ADR 측정센서의 측정 정밀도를 향상하기 위한 의존성 파악 및 강우조건에 따른 흙매질 특성 변화를 분석하였다. 또한, 강우/비강우조건 하에서 모형사면 내 침투수 거동 특성도 함께 검토하였다. ADR 측정센서를 활용한 체적함수비 의존성 검토 실험의 결과는 표준사와 화강풍화토에서 체적함수비 증가에 따라 측정전압도 함께 증가하였다. 온도 의존성 검토의 경우, 고함수비 조건인 체적함수비 0.15에서 0.45 범위에서는 측정 대상 매질의 온도를 고려해야만 한다 모형사면 실험에서는 누적강우조건하에서 체적함수비와 간극수압의 변화 양상을 충분히 확인하였다. 특히, ADR4와 PWP3이 설치된 모형사면 하단부에서 측정치가 높게 나타나는데, 이것은 누적강우에 의해 발생된 침투수가 사면 하단부에서 유출면으로 작용하고 있으며, 모형사면 파괴의 시작지점으로 작용함을 알 수 있다.

Keywords

References

  1. 김만일, 정교철, 2005, 복소유전율상수 반응에 의한 벤토 나이트 수분분포 특성 연구, 지질공학, 15(3), 281-288
  2. 김만일, Makoto Nishigaki, 2007, 불포화토 유효공극 내 추적자 침윤선 거동 특성 평가, 지질공학, 17(1), 41-47
  3. 이준용, 박형동, 2004, 산사태발생의 강우에 대한 의존도, 한국지구시스템공학회지, 41(1), 77-82
  4. 채병곤, 송영석, 서용석, 조용찬, 김원영, 2006, 모형실험 장치를 이용한 산사태 발생 및 사태물질 거동특성 실험, 지질공학, 16(3), 275-282
  5. 행정자치부국립방재연구소, 1999, 사면 위험지대 평가 방법 연구 - 경북지역 현장사례를 중심으로, NIDP-99-08, 368p
  6. Elsen, E. V. D., Xie, Y., Liu, B., Stolte, J., Wu, Y., Trouwborst, K. and Ritsema, C. J., 2003, Intensive water content and discharge measurement system in a hill slope gully in China, Catena, 54, 93-115 https://doi.org/10.1016/S0341-8162(03)00059-6
  7. Gaskin, G. J. and Miller, J. D., 1996, Measurement of soil water content using a simplified impedance measuring technique, Journal of Agricultural Engineering Research, 63(2), 153-159 https://doi.org/10.1006/jaer.1996.0017
  8. Hasted, J. B., 1973, Aqueous dielectrics, Chapman and Hall, 302p
  9. Kim, J. H., Jeong, S. S., Park, S. W. and Sharma, J., 2004, Influence of rainfall-induced wetting on the stability of slopes in weathered soils, Engineering Geology, 55, 251-262
  10. Santamarina, J. C., Klein, K. A., and Fam, M. A., 2001, Soils and waves, Wiley, New York, 488p