• Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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• 1994.09a
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• pp.247-252
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• 1994

우리나라 산사태의 대부분은 사면의 깊이가 얕은 상태에서 발생하며, 지형적 지질적 및 강우조건에 따라 각기 다른 사면 파괴의 형태를 보여주고 있다. 본 논문에서는 IFDM의 기법을 이용하여 강우침투에 의해 발생할 수 있는 불포화지반으로의 침윤전선의 진행, 간극수압의 시간적 발생과정 등을 포함하는 침투해석을 수행하였다. 침투해석으로 얻은 강우침투 결과를 hyperbolic 응력, 변형을 모델에 조합하여 시간별로 응력, 변형해석을 할 수 있는 모델을 제안하였다. 이 모델에 의한 해석예로써 용인군 창리 산사태 지역을 선택하여 기존의 한계평형법과 본 논문에서 제안한 모델의 결과를 비교하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.540-540
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• 2012

강우 발생시 유역에 집수된 물이 하천에 이르는 경로에 따른 유출은 지표유출, 지표하유출, 지하수유출로 구분된다. 정확한 수문순환 과정의 해석을 위해서는 지표 흐름뿐만 아니라 지표하 및 지하수 흐름의 해석이 중요한 실정이나 일반적으로 실무에서 사용되는 강우-유출해석 모형은 지표유출을 해석하기 위한 모형이 대부분이며, 지표하 유출과 침투량을 산정하는데 어려움이 있다. 일반적인 강우-유출해석 모형은 Horton 방법, NRCS 방법, Green-Ampt 방법에 의해 유효우량을 분리하며, 이 과정은 침투량을 직접적으로 모형화 할 수 없으므로 지표 및 지표하, 지하수 흐름을 복합적으로 해석할 수 있는 모형이 질적이나 양적으로 부족한 실정이다. 이러한 지표하 흐름과 침투량을 산정하기 위하여 FE-FLOW, PM, MS-VMS, GMS, GW-VISTAS, ARGUS 및 MODFLOW와 같은 지하수 모형을 사용하고 있다. 본 연구에서는 지표하유출 산정을 위한 침투량의 비교분석을 위해 현재 가장 범용되는 지하수 유동 모델링 프로그램인 Visual Modlfow 모형과 GMS 모형을 이용하여 침투량 산정을 위한 수치 모의를 진행하였다. 각 모형의 입력자료는 2009년 국립방재연구원에서 수행한 침투실험시설 자료를 이용하여 동일한 조건을 부여하고, 두 모형의 비교를 위해 Visual Modflow에서는 MODFLOW의 기본 해석방법인 유한차분법(FDM)을 이용하고, GMS 모형에서는 3차원 유한요소해석이 가능한 GMS-FEMWATER를 이용하였다. 두 모형의 수치모의 조건으로 2009년 국립방재연구원에서 수행한 침투실험방법과 동일하게 공극률에 따른 투수성 보도블럭의 구분과 50mm/hr, 100mm/hr, 150mm/hr, 200mm/hr의 강우강도별 선행함수조건에 따른 수치모의를 진행하였으며, 수치모의된 침투량의 적정성을 판단하기 위하여 국립방재연구원의 침투실험 결과자료와 비교분석하였다. 침투실험 자료와 각각 수치모의된 침투량을 비교분석한 결과 서로 유사한 경향을 보이고 있으나 초기 침투시 상대오차가 비교적 크게 발생하였다. 이는 수치모형의 경우 수리실험과는 다르게 모의시작과 동시에 해당 강우강도의 침투가 시작되므로 초기 유입 유출량 발생시간의 차이가 종료시간까지 누적 침투량에 미치는 것으로 판단되며, 매개변수에 많은 영향을 받는 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.62-62
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• 2023

강우가 지표면 아래로 침투할 때 초기에는 투수층이 불포화 상태이어서 부압이 작용하면서 침투할 것이다. Richards 식(Richards, 1931)을 써서 불포화 투수층의 침투를 모의할 수 있다. 강우가 지속되는 동안 하상 아래 어느 구간은 포화 상태가 되어 Richards 식을 더 이상 사용할 수 없다. 하지만 현재까지의 연구는 Richards 식을 사용하여 침투를 모의하는 오류를 범하고 있다. 강우에 의한 침투를 예측할 때 지표면에서의 침투율 q_b 가 필요한 데 현존하는 연구에서는 Horton 식(Horton, 1941)을 사용하여 초기 침투율 f_o 와 장시간 후 침투율 f_c 와 시간에 따라 지수함수로 감소하는 계수 k 의 3가지 계수값을 실험이나 현장 관측값에서 찾아서 쓰고 있다. 그런데, 이 계수값은 강우강도 r_i 가 클수록 침투율 q 가 커지는 물리 현상을 반영하지 못하는 한계가 있다. 본 연구에서 먼저 포화 투수층에서의 침투를 모의하는 식을 개발하였다. 지표면 아래에서 불포화 투수층에는 Richards식을 사용하고 포화 투수층에는 개발한 식을 사용하여 침투를 모의하였다. 또한 지표면에서의 침투율 q_b 를 구하는 공식을 개발하였다. 하상에서의 침투율의 최대값은 $q_{bmax}=-{\lambda}{\sqrt{2g(s-b)}}$ 일 것이다. 여기서 λ 는 투수층의 공극율, s 는 유출수면의 위치, b 는 지표면의 위치이다. 지표면에서의 침투율의 최소값 q_bmin 은 지표면 바로 아래 지점에서의 침투율일 것이다. 지표면에서의 침투율 q_b 로 q_bmax 와 q_bmin 사이의 적절한 값을 선택한다. 강우강도를 r_i 라고 하면 지표면 위 유출수의 연속방정식은 다음과 같다: $s-b={\int}(r_i-{\mid}q_b{\mid})dt$. 즉, 유출수면의 위치 s 는 강우강도 r_i 가 클수록 또는 지표면에서의 유출율의 크기 |q_b| 가 작을수록 크다. 또한 지표면에서의 침투율 q_b 와 지표면 아래에서의 침투율 q 는 s - b 가 클수록 크다. 따라서, 강우강도 r_i 가 클수록 침투율 q_b, q 가 큰 현상이 잘 반영되었다. 강우-침투-유출 모형실험을 수행하여 강우강도에 따라 침투율과 유출량이 다른 현상을 관측하여 수치실험 결과와 비교·검증하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.905-905
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• 2012

현재 도시유역의 홍수피해를 경감시키기 위한 방안으로 우수유출 저감시설에 대한 연구가 활발히 진행 중에 있다. 그러나 침투형 우수유출 저감시설의 경우 침투량 산정에 필요한 여러 인자 중 토성에 의해 저감 능력에 많은 차이를 보이고 있으며, 강우시 침투로 인한 토양내 함수비의 변화와 선행강우 조건 등에 의해 정량적인 분석이 어려워 활용도가 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 2009년 국립방재연구원에서 시행한 침투실험 자료의 조건과 동일하게 투수계수 및 형상이 다른 두 종류의 투수성 보도블록 A, B와 토양내 선행강우의 유무에 대하여 표 1과 같이 검증 케이스로 구분하고, 4 가지의 강우강도로 모의 조건을 설정한 후 불포화 투수층의 침투해석을 실시하고 실험결과를 이용하여 모의결과에 대한 검증을 시행하였으며, 모의 결과의 검증을 뒷받침하기 위하여 통계적인 적합도를 나타내는 평균제곱오차(RMSE), 평균편차비율(PBIAS), 모형 효율성 계수(NSE), 지속성 모형효율성 계수(PME)을 산정해 보았다. 검증 결과 그림 1과 같이 투수성 보도블록 B의 형태가 투수성 보도블록 A의 형태보다 적합도가 높게 나타났고, 50mm/hr의 강우강도에서 변동성이 크게 나타났으나, 50mm/hr를 제외한 나머지 강우조건에서 양호한 적합도를 보였으며, 선행강우가 있는 조건이 선행강우가 없는 조건에 비해 높은 적합도를 나타내었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.1507-1512
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• 2007

우리나라에서 발생하는 사면재해는 7월${\sim}$9월, 즉 태풍 및 집중호우가 발생하는 시기에 대부분 나타나며 이를 통해 강우는 사면재해를 유발시키는 가장 중요한 요인임을 알 수 있다. 사면재해는 매우 짧은 시간에 일어나며, 큰 피해를 발생시키는 특징을 가지고 있다. 따라서 강우 발생시 사면의 안정성을 검토하는 경우에 보다 합리적으로 강우의 특성을 적용할 수 있다면 강우로 인해 발생될 수 있는 사면재해를 미리 예측하고 이에 대비할 수 있을 것이라 판단된다. 사면 해석시 강우에 대한 인자는 강우강도를 적용하며, 이는 사면에 거의 모든 강우가 침투된다고 가정하여 지하수위를 산정하지만, 이는 유출을 고려하지 않은 결과이다. 본 논문에서는 지하수위 예측 프로그램인 SEEP/W 프로그램을 이용하여 침투량에 따른 사면의 지하수위 변화를 예측해 보았다. 이를 위해 기상청 산하 서울 지점의 1961년부터 2005년까지의 시간 강우량 자료를 이용하여 확률강우량을 산정하였고, 산정된 값을 해석적 침투모형에 의하여 침투량을 계산하여 합리적으로 침투량을 해석단면에 적용하여 지하수위가 시간에 따라 어떻게 변화하는 지를 연구하였다.

• Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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• v.17 no.1
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• pp.21-26
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• 2013

In recent study, infiltration analysis considering rainfall intensity is more economical and practical than existing analysis method. Revised construction slope design standard is also stated to full-fill infiltration analysis considering rainfall for practical stability review. Infiltration analysis considering rainfall for practical stability review. But, to infiltration analysis, the process is complicated by ground impermeability and rainfall intensity. In this study, we perform infiltration analysis to charge infiltration conditions, soil type and rainfall characteristics, for more pratical stability review. Using the result, we can suggest construable condition on the assumption that soil is saturated up to surface zone.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.796-800
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• 2009

토목구조물 및 사면의 붕괴는 집중호우가 내리는 경우 많이 발생하고 있으며, 특히 사면에서는 붕괴까지의 변형이 급속히 진행되어 이를 사전에 예방하기는 매우 어려운 현실이다. 침투 및 배수과정에서의 사면 붕괴는 강우침투로 인한 지반의 물리적 특성변화가 직접적으로 사면의 안전계수 변화에 영향을 주는 것으로 판단되며, 이때 발생하는 물리적 특성변화로는 침투시 사면 내 지반의 단위 중량은 증가하여 전단응력의 증가 및 전단강도 감소현상이 발생하며, 이와 반대로 사면 내 배수로 인하여 전단응력의 감소 및 전단강도의 증가현상이 발생한다. 따라서 본 연구에서는 강우침투로 발생하는 지반의 포화도 변화를 지반 내 투수계수의 함수로 설명하여 강우로 인한 지반의 침투 및 배수과정을 규명하고자 한다. 일반적으로 지반 내 지하수의 침투과정은 라플라스 공식을 적용한다. 그러나 라플라스 공식은 정상 상태(Steady State)일 경우에만 사용할 수 있고, 강우 등으로 인한 지하수의 수두 변화가 발생한 비정상 상태(Unsteady State)의 경우에는 부적합하므로 사면과 옹벽 등의 토질구조물에서는 안전성 변화를 계산할 수 없다. 이를 위해 사면 내 지반의 침투 및 배수과정을 투수계수의 함수로 나타내어, 강우의 침투과정을 Fourier Series, 변수분리법 및 섭동함수를 사용하여 식으로 유도함으로서 강우에 의한 지반의 침투 및 배수과정에 따른 사면 내 지하수의 분포를 예측한다. 침투과정 해석을 위하여 지표에서 포화대까지의 깊이 10m의 모델사면 및 지표부터 포화대까지의 포화도는 직선으로 비례한다는 가정을 적용한다. 먼저 푸리에 급수를 이용, 시간에 따른 온도를 열전달에 관하여 편미분하여 발생하는 열확산계수를 투수계수로 변환함에 따라 지하수의 시간과 수직방향거리에 대한 지반의 포화도를 산정한다. 변수분리법은 산정된 포화도에 지반의 초기조건과 경계조건를 고려하기 위해 적용하며, 변수분리법에 의해 산정된 지하수 분포를 섭동함수법으로 과도 및 정상상태로 분류한다. 본 연구의 수행으로 인해 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, Fourier Series와 변수분리법, 섭동함수를 이용하여 강우에 의한 지반의 포화도 변화를 수식적으로 나타낼 수 있으며 둘째, 지반에서의 강우침투과정을 식으로 표현함으로서, 깊이별 시간에 따른 포화도의 영역이 상부로부터 하부로 전이되는 과정을 알 수 있다. 셋째, 푸리에 급수를 이용한 지반의 침투계산으로 강우로 인한 지반의 포화영역 및 불포화영역을 명확히 구분할 수 있으며, 각 깊이별 포화도를 계산하여 각 구간에서 불포화구간의 전단강도에 대한 보다 정확한 계산이 가능하리라 판단된다.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.35 no.12
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• pp.45-58
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• 2019

In this study, a stochastic analysis procedure based on numerical analysis was proposed to evaluate a kind of intensity-duration rainfall threshold for the initiation of slope failure due to rainfall infiltration. Fragility curves were generated as a function of rainfall intensity-duration from the results of probabilistic slope stability analysis by MCS considering the uncertainty of the soil shear strength, reflecting the results of infiltration analysis of rainfall over time. In the probabilistic analysis, slope stability analyses combined with the infiltration analysis of rainfall were performed to calculate the limit state function. Using the derived fragility curves, a chart showing the relationship between rainfall intensity and slope failure-time was developed. It is based on a probabilistic analysis considering the uncertainty of the soil properties. The proposed probabilistic failure distribution analysis could be beneficial for analyzing the time-dependent failure process of soil slopes due to rainfall infiltration, and for predicting when the slope failure should occur.

• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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• v.8 no.5
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• pp.103-109
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• 2008

Precipitation on slope is separated into infiltration and outflow according to physical properties of soil and slope. However, the slope analysis is assumed that all precipitation are percolated. So, groundwater level is excessive tend to be calculated. In this paper, NRCS model and Horton models that have a suitability were used for agro-type analysis of Seoul station after precipitation was separated into infiltration and outflow. Also, gradient of slope was analyzed about seepage behavior and underground water level aspect through numerical analysis. After inclination correction, the estimated infiltration was compose of slopes much applied by domestic design standard. The change of groundwater level is appeared greatly as agro-type goes from D type to A type in the analysis results.

• The Journal of Engineering Geology
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• v.27 no.1
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• pp.21-29
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• 2017

Variations in matric suction were compared between field measurements and numerical analysis for a tailings dump slope. We performed an analysis of slope stability using precipitation records measured in the field, selecting the period (72 hours) of highest rainfall intensity during the field monitoring, for which the matric suction and rainfall records measured in the field were analyzed. In addition, we applied the precipitation records of this period to the numerical analysis. SEEP/W and SLOPE/W were used to analyze the seepage flow in the slope due to rainfall and to investigate the slope stability considering the wetting front depth from the ground surface, respectively. The seepage analysis, using SEEP/W, was carried out on the rainfall data obtained in the field. Comparisons between the field monitoring data and simulation results for matric suction show some quantitative difference but similar patterns of temporal variation. According to the results of slope stability analysis using SLOPE/W and the results of seepage analysis, the safety factor of the slope showed a sudden increase at the point of rapid increase in rainfall intensity. It then recovered because subsequent rainfall was scarce. Therefore, the stability of the tailings dump slope can be reasonably estimated if seepage and slope stability analyses, based on precipitation records, have been carried out.