• 대한토목학회논문집
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• 제32권1C호
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• pp.7-16
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• 2012

본 논문에서는 낙동강 불포화 실트질 모래의 매우 중요한 기본특성인 불포화 투수계수를 산정하기 위하여 Huang(1998)이 제안한 삼축셀을 이용하여 정적 측정 방법으로 불포화 투수계수를 구할 수 있도록 수정하여 불포화 투수 실험을 실시하였다. 이 시험 장치는 모관흡인력(matric suction)의 증가에 따른 투수계수의 변화를 측정할 수 있도록 설계되었다. 시험 장치를 사용하여 얻은 투수계수 값과 경험적 투수함수식으로부터 계산된 투수계수 값을 비교 분석하였다. 그 결과 불포화투수계수 값이 상대밀도, 실트함유율, 모관흡인력의 증가에 따라 감소하는 경향을 보였는데, 이러한 경향은 함수비와 간극비의 변화에 아주 밀접한 관련이 있다는 것을 알 수 있었다. 또한 Fredlund & Xing(1995)에 의하여 제시된 경험적 투수 함수식이 낙동강 실트질 모래의 불포화투수계수를 표현하는데 제일 적합한 모델이라는 판단을 내리게 되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.47-51
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• 2004

불포화 투수계수함수는 흙수분 특성곡선과 함께 불포화토를 이해 연구하는데 있어서 없어서는 안 될 중요한 요소이다. 일반적으로 불포화 투수계수함수를 직접 측정하기에는 많은 어려움이 있기에, 흙수분 특성곡선에 근거한 예측함수를 사용하여 불포화 투수계수함수를 구하곤 했다. 본 연구에서는 이러한 예측함수를 사용하지 않고, 피스톤 펌프기법과 역해석 기법을 이용한 불포화 투수계수함수를 구하는 방법을 제시한다. 이렇게 구해진 불포화 투수계수함수는 예측함수를 사용하지 많았기 때문에, 흙수분 특성곡선으로부터 독립적이며 예측함수를 사용한 경우보다 보다 정확한 불포화토의 특성을 보여준다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.2369-2379
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• 2013

불포화 조건에서 흙의 초기 밀도에 따라 흙-함수특성곡선이 변화시키게 되며, 이로 인하여 불포화 조건에서 투수특성도 변화하게 된다. 이에 대한 영향을 고찰하기 위하여 상대밀도 40%, 60% 및 75%의 주문진 표준사에 대한 건조 및 습윤과정에서의 흙-함수특성곡선(SWCC)과 불포화 투수계수함수를 산정하였다. van Genuchten (1980)의 방법을 이용하여 흙-함수특성곡선(SWCC)을 산정한 결과 공기유입값과 관계된 계수 ${\alpha}$는 습윤과정에서 더 큰 값을 가지며, 변곡점의 경사에 관계된 계수 n과 잔류함수비에 관계된 계수 m은 건조과정에서 더 큰 값을 갖는다. 그리고 상대밀도가 증가할수록 공기함입치는 증가하지만 수분함입치는 감소하며, 동일한 상대밀도에서 공기함입치는 수분함입치보다 크게 발생된다. 한편, 계수추정방법 가운데 하나인 van Genuchten (1980)의 방법을 적용하여 불포화 투수계수함수를 산정한 결과 불포화 투수계수는 포화시 투수계수로 일정하게 유지되다가 공기함입치 혹은 수분함입치 직전에 급격하게 감소하는 것으로 나타났다. 건조과정에서의 포화투수계수는 습윤과정에서의 포화투수계수보다 크게 나타나며, 상대밀도가 증가함에 따라 건조 및 습윤과정에서의 포화투수계수는 감소한다. 실험결과에 의하면 주문진 표준사의 초기 간극비에 따라 흙-함수특성곡선(SWCC)에서의 공기함입치(AEV)는 감소하고 포화투수계수는 증가하므로, 흙-함수특성곡선(SWCC)과 불포화 투수계수함수(HCF)는 초기 간극비에 영향을 받는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권5호
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• pp.261-273
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• 1993

불포화 영역에서의 침투현상이나 역학적 특성을 파악하기 위해서는 불포화투수계수와 함수특성곡선(含水特性曲線)의 측정이 필요하다. 주문진 표준사를 대상으로 pF시험의 흡인법(수두법)과 가압판법을 이용해 함수특성곡선을 구하고 Richard형 불포화투수시험 장치를 개선한 장치에서 glass필터 $P_3$와 $P_4$를 이용하여 불포화투수계수와 함수특성곡선을 구하였다. 또한 대표적인 추정식을 사용하여 표준사에 대한 불포화투수계수와 함수특성곡선을 유도하고 각각의 실험치와 비교 검토하였다. 불포화시험 계측에 없어서는 안될 필터의 선택기준을 제시하고자 필터의 공기침입압(AEV)과 포화투수계수를 측정하여 양자 사이의 상관성을 나타내었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권10호
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• pp.49-60
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• 2010

지반의 투수특성은 다양한 지반구조물의 설계 및 해석에서 중요한 지반물성이다. 특히 불포화 상태에서 모관흡수력의 영향을 받으며 모판흡수력 증가에 따라 감소하는 경향은 함수특성 변화와 유사하다. 불포화 투수계수는 실내실험을 통해 직접적으로 구하거나 함수특성곡선으로부터 유추된 이론식을 통해 간접적으로 얻을 수 있다. 본 논문에서는 국내 7개 지역에 대한 시료를 대상으로 함수특성실험과 본 연구에서 개발한 불포화 투수실험 장비를 이용하여 불포화 투수실험을 실시하였다. 지반의 함수상태를 나타내는 함수특성곡선이 불포화 투수계수와 밀접한 관련이 있으므로 함수특성곡선으로부터 불포화 투수곡선을 유추하는 여러 모텔 결과와 실험결과를 비교하였다. 그러나 기존의 추정방법은 국내지반의 투수특성을 잘 표현하지 못하고 있다. 따라서 국내 풍화토의 불포화 투수곡선을 정확히 유추하기 위하여 보정계수를 적용하여 FXK-M 투수모델을 제시하였고 보정계수를 함수특성곡선의 공기함입치로부터 산정할 수 있는 수식을 제안하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.133-142
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• 2000

본 연구에서는 불포화 투수계수를 측정하기 위하여 Klute(1965a)에 의하여 제안된 정적측정방법의 원리에 axis-translation의 기법을 적용하여 새로운 실험장치를 개발하였다. 이 실험장치는 모관흡수력(matric suction)의 증가에 따른 함수특성과 투수계수의 변화를 동시에 측정할 수 있도록 설계되었다. 실험에는 불포화 투수특성과 No.200체 통과 세립분의 상호관계를 규명하기 위하여 각각 세립함유량이 7.3%(인주), 19.6%(성환), 35.9%(구리)인 시료를 인주, 성환, 구리지역에서 채취하여 사용하였다. 실험결과에 의하면 불포화토의 투수계수와 체적함수는 시료의 밀도가 증가하는 경우 전체적으로 감소하였으며 모관흡수력이 증가함에 따라 점차 비선형적으로 감소하는 거동을 보였다. 또한 불포화토의 투구계수와 체적함수비는 상호 비선형거동을 보였다. 체적함수비와 투구계수를 직접 비교하는 방법으로 경험상수 A,B를 No.200체 통과 세립분의 함유량에 따라 결정하였으며, 경험상수 A, B를 이용하면 직접 흙의 함수특성곡선으로부터 불포화 투수계수를 추정할 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권1D호
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• pp.73-82
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• 2011

일반적으로 다져진 도로기초 지반재료의 장기적인 강도나 배수 거동 평가시 불포화상태를 고려하지 않고 있다. 그래서 보조기층과 노상토와 같은 도로하부 기초에서의 불포화상태와 이력현상을 고려하는 것은 현실적이다. 따라서 보다 정량적인 불포화 지반의 평가를 위하여 흡수력과 함수특성을 평가하기 위한 적절한 장비, 재료모델, 그리고 투수계수에 대한 평가가 필요하다. 본 논문에서는 이러한 거동을 알아보기 위해서는 흙-수분 관계인 재료의 함수특성곡선 측정 자료를 통하여 불포화 투수계수를 추정하고 이를 통하여 국내 대표적인 입상재료에 대한 불포화상태에서의 수분의 이동에 대한 관찰 및 분석을 수행하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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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.

• 지질공학
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• 제20권2호
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• pp.137-146
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• 2010

강우시 침투량 산정을 위하여 일반적으로 기존의 침투능 산정식인 Horton 공식 및 Green-Ampt 공식으로 지반 내 침투능을 산정해 왔다. 하지만, 실제 강우로 인한 지반 침투는 연속적으로 침투가 이루어지므로, 이와 같은 불연속적인 침투량 산정공식의 단점을 보완하고자 연속적인 침투능 산정공식을 새로이 유도하여, 침투능 및 침투량을 비교 분석하고자 하였다. 유도된 식 및 기존의 침투공식을 검증하기 위한 침투실험을 행하여 각 식의 결과들을 비교 분석하였다. 함수비 혹은 포화도의 함수인 불포화투수계수는 직접적으로 침투능 및 침투량에 영향을 끼치므로, 새로이 유도된 식은 침투과정에 따른 불포화투수계수의 변화를 이용하여 보다 정확한 침투능 및 침투량을 산정하고자 하였으며, 침투로 인한 구조물의 안정 및 지하수 거동을 보다 정확히 해석하기 위한 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.5-13
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• 2008

불포화토의 투수특성을 규명하기 위하여 3가지의 시료를 선정하고 흙수분 특성 시험을 선행한 후, 흡인력을 조절하면서 일련의 투수계수시험을 수행하였다. 공시체는 불교란 시료를 사용하여 자연 상태로 제작하였으며, 정수위 투수시험법을 이용하여 투수계수를 측정하였다. 아울러, 흙수분 특성곡선에서 도출된 계수를 이용하여 Brooks and Corey(1964)와 van Genuchten(1980)의 제안식으로 투수계수를 예측하였고, 이를 시험에 의한 투수계수와 비교 및 검토하여 기존 제안식의 적용성을 검토하였다.