A Study on the Estimation of Physical Parameters of Unsaturated Porous Media in the Laboratory

The permeation movements of groundwater recharge and contaminate materials receive a eat effect due to porosity and effective porosity of porous media which is composing underground consisted of saturation and unsaturated states. This study developed Frequency Domain Reflectometry(FDR) system and measurement sensor, and then carried out the laboratory experiments to measure effective porosity for unsaturated porous media. Also, I suggested dielectric mixing models(DMMs) which can calculate the effective porosity from relation of measured dielectric constants. In the experimental results the extent range of effective porosity of standard sand and river sand which are unsaturated soil sample were measured in about 65∼85 % for porosity. In relation of effective porosity and porosity, especially, effective porosity confirmed that displays decreasing a little tendency as porosity increases. This is because unsaturated soil did not reach in saturation enough by air of very small amount that exist in pore between soil particles.

불포화 다공질매질의 물성치 측정을 위한 실험적 연구

포화 및 불포화 상태로 이루어진 지반 내에서 지하수의 함량 및 오염물질의 침투 이동은 지반을 구성하고 있는 다공질 매질의 공극률과 유효공극률에 매우 큰 영향을 받는다. 본 연구는 불포화 매질에 대한 유효공극률을 측정하기 위해서 Frequency domain reflectometry(FDR) system 및 측정센서를 개발하여 실내실험을 수행하였다. 또한 측정된 유전율상수의 관계로부터 유효공극률을 산정할 수 있는 유전을 믹싱모델(dielectric mixing model)을 제안하였다. 실험결과에서 불포화 흙 시료인 표준사(standard sand)와 강모래(river sand)의 유효공극률의 범위는 공극률과 비교해 약 65∼85% 내외에서 측정되었다. 특히, 측정된 유효공극률과 공극률의 관계에서 공극률이 증가할수록 유효공극률은 다소 감소하는 경향을 보이는 것으로 측정되었다. 이는 흙 입자사이의 공극 내에 존재하는 미량의 공기에 의한 것으로써 불포화 상태의 흙 칼럼이 충분히 포화 상태에 도달하지 못하였기 때문이다.