Effect of Soil Structure on Soil-Water Characteristic in Unsaturated Soil

불포화토에서 흙의 구조가 흙-함수특성에 미치는 영향

The purpose of this study is to determine the effect of soil grain size and its distribution on soil-water characteristic. To do this, soil-water characteristic tests were conducted on Saemangeum silt using the axis translation technique. For comparison, the test was also conducted on Jumunjin sand. Using the test results, the soil-water characteristic curves (SWCCs) of Saemangeum silt and Jumunjin sand were predicted by Van Genuchten model. By comparison and analysis between two SWCCs, the silt shows higher values of matric suction, water content, and air entry value than the sand. On the other hand, the sand has higher values of Van Genuchten model parameters of ${\alpha}$, $n$, $m$ than the silt. It indicates that the SWCC is significantly dependent on the structure of soils. In other words, if a soil has relatively high grain size and poor grain size distribution curve, the values of saturated volumetric water content, residual volumetric water content, and air entry value are small, and the variation of volumetric water content is high in accordance with the matric suction variation, and consequently it shows a narrow range of funicular region.

본 연구에서는 토립자의 입경과 입도분포가 불포화토의 흙-수분특성에 미치는 영향을 검토하고자 하였다. 이를 위해 축이동기법이 적용된 시험장치를 이용하여 현장에서 채취한 새만금실트에 대해 함수특성시험을 실시하였다. 비교를 위해 주문진 표준사에 대해서도 시험을 실시하였다. 시험으로부터 측정된 모관흡수력과 체적함수비를 토대로 van Genuchten 모델에 대한 흙-함수특성곡선을 추정하였다. 추정된 함수특성곡선의 비교분석결과 포화체적함수비, 잔류체적함수비 그리고 공기함입치 모두 모래보다 실트에서 더 높게 나타났으며, van Genuchten 모델의 계수 ${\alpha}$, $n$, $m$ 모두 실트보다 모래에서 더 크게 나타났다. 이는 불포화토의 흙-함수특성곡선은 흙의 구조적 특성(간극크기, 형태, 분포)과 밀접한 관계를 가지며 상대적으로 입경이 크고 입도분포가 불량한(다시 말해, 간극크기가 크고 간극분포가 균등한) 조립토일수록 포화체적함수비, 잔류체적함수비, 그리고 공기함입치가 작고, 모관흡수력 변화에 따른 체적함수비의 변화율이 크며, 따라서 전이 영역의 범위가 좁게 나타나는 경향이 있다는 것을 보여준다.