초록
불포화토의 함수비 변화에 따라 유전상수는 민감하게 변화하므로, TDR 프로브를 이용하여 유전상수를 측정함으로써 흙의 체적함수비를 산정하기 위한 연구가 여러차례 시도되어 왔다. 본 연구에서는 불포화지반의 깊이에 따른 함수상태를 획득하기 위하여 관입형 TDR 프로브(TDRP)를 개발 및 현장적용을 수행하였다. 개발된 TDRP는 콘, 주면부, 롯드, 그리고 해머 및 가이드로 구성된다. 지반의 유전상수를 측정하기 위한 세개의 전극은 주면부의 표면에 설치되었으며, 세개의 전극은 동축선과 연결한 후, reflectometer에 연결하여 TDRP 측정 시스템을 구성하였다. 체적함수비-유전상수의 관계를 결정하기 위하여, 실내실험에서 체적함수비 변화에 따른 주문진사의 유전상수를 측정하였다. 실험결과, 체적함수비-유전상수의 관계는 프로브의 설치방식에 관계없이 3차 다항식으로 결정되었으며, 시료의 체적함수비와 높은 상관성을 나타내었다. TDRP의 현장적용실험은 현장에서 소형 sampler로 채취된 시료의 중량함수비 결과와 비교 및 분석되었으며, TDRP로 산정된 체적함수비와 유사한 경향을 보였다. 본 연구에서 개발된 관입형 TDR 프로브는 관입심도에 따라 대상지반의 체적함수비를 효과적으로 평가할 수 있을 것으로 판단된다.
Dielectric constant depends on the variation of soil water content, and the estimation of soil water content using time domain reflectometry (TDR) has been studied by many researchers. The purpose of this study is the development and application of TDR penetrometer (TDRP) in order to evaluate the soil water content according to the penetration depth. The TDRP consists of cone, sleeve, driving rod, hammer, and guide. Three electrodes, which are used to measure the dielectric constant of soils, are mounted on the surface of sleeve and, in turn, connected with coaxial cable and time domain reflectometer. To establish the relationship between the volumetric water content and dielectric constant, several laboratory tests by using the TDRP are performed in the specimens with a variety of volumetric water content. The experimental results show that the dielectric constant is strongly correlated to volumetric water content as polynomial equations with an order of 3. In addition, the volumetric water content calculated from the dielectric constant is similar to that obtained from the sample weight. In the field, a small sampler is used to compare the volumetric water content calculated from the dielectric constant with the volumetric water content obtained from the sample. The results of field application demonstrate that the volumetric water content estimated by the TDRP shows similar trend to the gravimetric water content of sample. This study suggests that the TDRP is effectively used to evaluate the volumetric water content of unsaturated soils according to the penetration depth.
