• 지질공학
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• 제26권1호
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• pp.87-99
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• 2016

본 연구에서는 단열을 포함하는 불포화 암반에서의 지하수 유동 흐름을 예측하기 위한 2차원 수치 모델링을 수행하였다. 특히, 불연속 단열망 모델링(Dscrete Fractured Network, DFN)을 통하여 도출된 투수계수의 분포를 나타내는 k-field를 모델링 입력변수로 적용하였다. 투수계수 차이는 불포화대에서 지하수의 이동속도 차이를 야기시키는 중요한 인자로 적용되었다. 연구지역의 지표 토양층으로부터 지하 대수층까지의 불포화대 깊이를 적용하여 지하수 유동 모델링의 초기조건을 실제와 유사하게 설정하였다. 강우의 지표 침투율은 인공구조물과 자연 토양층의 침투율 차이를 적용하여 실제 불포화 암반을 거쳐서 포화대까지 지하수의 이동흐름을 해석하고 시각화하였다. 특히, 오염물질의 이동 시작점이 될 수 있는 인공구조물의 하부에 모니터링 지점을 설정하여 실제 오염물질원이 지하수에 용해되어 불포화대를 이동할 때의 경로를 예측 하였으며 중력방향인 직하부로 이동하는 것을 확인되었다.

• 터널과지하공간
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• 제25권2호
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• pp.168-185
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• 2015

본 연구에서는 천부의 암반 공동에 대용량 고온의 열에너지를 저장하는 경우 주변 암반에 야기되는 열-수리-역학적 연계거동을 살펴보고, 이에 지하수위와 암반 투수계수 등 수리적 조건이 미치는 영향을 검토하였다. 해석대상을 투수계수가 비교적 낮은 수준($10^{-17}m^2$)인 결정질 암반으로 가정할 때 열에너지 저장으로 인한 암반 거동에 지하수가 미치는 영향은 크지 않을 것으로 예측되었다. 저장 공동이 지하수위 하부에 위치하는 경우의 온도, 주응력, 변위 분포 등은 저장공동이 불포화대에 위치하는 경우와 거의 동일하게 나타났다. 암반내 열전달 특성은 암반의 투수계수에 매우 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 암반의 투수계수를 $10^{-15}m^2$ 이하로 가정한 경우 열전달은 주로 암반에 전도에 의한 것으로 판단할 수 있었으나, 투수계수를 $10^{-12}m^2$으로 가정하는 경우 지하수 대류에 의한 상향 열유동이 뚜렷이 관찰되었다. 암반 투수계수의 크기에 따라 열수의 대류나 비등으로 인한 상변화 등 복합적인 유동 특성을 나타났으며, 온도, 압력, 포화도 분포가 상이하게 발달하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.57-64
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• 2013

본 논문에서는 정수슬러지의 고함수비 문제를 해결하고 재활용을 촉진하기 위해 정수슬러지와 화강풍화토를 다양한 배합비로 혼합하여 슬러지혼합토(sludge mixture)를 제작하고, 다양한 실내 시험을 통해 슬러지혼합토의 물리적 특성과 불포화 특성을 분석하였다. 시험 결과, 정수슬러지 함량이 증가함에 따라 동일한 모관흡수력에 대응하는 체적 함수비는 증가하였다. 또한 정수슬러지 함량 또는 세립분 함량이 증가함에 따라 공기함입치는 0.9kPa에서 2.4kPa로 증가하였다. 슬러지혼합토의 포화투수계수 값과 함수특성곡선의 결과를 활용하여 강우 시 침투해석을 수행하는데 있어서 중요한 인자인 불포화 투수함수를 산정하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제10권3호
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• pp.25-32
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• 2011

본 연구에서는 자동 흙-함수특성곡선 시험장치를 이용하여 새만금지역에서 채취한 준설토의 모관흡수력과 체적함수비를 측정하였다. 측정결과를 토대로 Van Genuchten(1980)의 방법을 이용하여 흙-함수특성곡선(SWCC)을 산정하였다. 동일한 유효포화도에서 건조과정의 모관흡수력은 습윤과정의 모관흡수력보다 크게 나타났다. Lu and Likos(2006)의 방법을 이용하여 모관흡수력에 따른 흡입응력을 산정하고, 흙-함수특성곡선(SWCC)의 불포화 관련계수를 토대로 흡입응력특성곡선(SSCC)을 예측하였다. 건조과정의 흡입응력은 유효포화도가 증가함에 따라 증가하다가 감소하지만 습윤과정의 흡입응력은 유효포화도가 증가함에 따라 지속적으로 감소한다. 또한 동일한 유효포화도에서 건조과정의 흡입응력은 습윤과정의 흡입응력보다 크게 나타났다. 한편 van Genuchten(1980)의 방법을 이용하여 투수계수함수(HCF)를 예측하였다. 체적함수비가 증가함에 따라 불포화 투수계수는 증가하며, 동일한 모관흡수력에서 건조과정의 투수계수가 습윤과정의 투수계수보다 크게 나타났다. 흙-함수특성곡선(SWCC)과 흡입응력특성곡선(SSCC)의 산정결과에 의하면 건조 및 습윤과정에서 흡입응력 혹은 모관흡수력에 대한 이력현상이 발생되었다. 이러한 이력현상은 흙입자 사이의 간극수로 인한 잉크병 효과에 의한 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권9호
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• pp.5-22
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• 2017

강우가 사면안정에 미치는 영향을 고려하기 위해 강우의 침투해석을 수행한 후 그 결과를 사면안정해석에 적용하는 안정해석 절차가 널리 사용되고 있다. 강우에 의한 산사태를 예측하기 위해서는 강우의 침투거동을 정확하게 예측하는 것이 필수적이며 이를 위해서는 지반의 불포화 수리특성을 정확하게 파악하는 것이 매우 중요하다. 지반의 불포화 수리특성 중 지반의 보유 수분특성을 나타내는 함수특성곡선에 대해서는 그 중요성이 비교적 널리 알려져 있으며 이를 파악하기 위한 시험방법의 적용도 점차 증가하고 있다. 그러나 지반의 불포화 투수특성을 실험적으로 파악하는 것은 시간과 비용이 많이 소요되므로 지반의 함수특성곡선으로부터 추정하는 방법이 널리 활용되고 있다. 지반의 함수특성이 강우의 침투에 큰 영향을 미치는 것은 널리 알려져 있지만, 함수특성곡선으로부터 추정된 불포화 투수특성이 강우의 침투에 미치는 영향에 대한 연구는 매우 제한적인 형편이다. 본 연구에서는 우리나라에 분포하는 화강풍화토에 대한 함수특성곡선 자료를 바탕으로 투수계수함수를 추정하는 모델이 사면을 통한 강우의 침투 및 사면안정 해석에 어떻게 영향을 미치는지 설명하기 위하여 일차원 침투해석 및 무한사면 해석을 수행하였다. 해석 결과의 분석을 통하여 각 추정모델의 적용성에 대하여 논하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권2A호
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• pp.177-184
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• 2010

본 연구에서는 투수성 폴리머 콘크리트용 충전재로서 중질탄산칼슘, 고로슬래그미분말 및 플라이 애시를 사용하고 이들 충전재의 종류와 사용량이 투수성 폴리머 콘크리트의 물성에 미치는 영향을 실험을 통해 검토하였다. 실험은 불포화 폴리에스테르 수지를 질량비로 5~7%, 충전재/수지 비를 0~2.0 그리고 나머지는 15 mm 체를 통과하는 굵은 골재로 하여 배합을 정하고 투수성 폴리머 콘크리트의 투수계수, 공극률, 압축강도 및 휨강도 시험을 실시하였다. 실험결과 수지의 사용량 및 충전재/수지 비의 증가에 따라 투수성 폴리머 콘크리트의 투수계수는 감소되고 압축 및 휨강도는 증가하는 경향을 나타냈으며 압축강도 8.0~35.0 MPa과 휨강도 2.0~9.0 MPa의 범위를 나타냈다. 가장 높은 압축강도와 휨강도를 나타낸 것은 불포화 폴리에스테르 수지 사용량 7%, 충전재/수지 비 2.0의 중질탄산칼슘 사용 배합이었다. 한편 압축강도 20 MPa 수준의 투수성 폴리머 콘크리트에서는 충전재로서 플라이 애시를 사용할 때가 가장 경제적인 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.109-120
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• 2004

불포화지반에서 발생되는 부 간극수압은 함수비 변화에 따라 비선형적인 거동을 보이며, 이 관계를 흙-수분 특성곡선(soil-water characteristic curve)이라고 정의한다. 현재까지 우리나라의 흙에 대한 흙-수분 특성의 연구결과는 거의 전무한 실정이기 때문에 불포화 지반의 응력해석 및 침투해석 시, 마땅히 입력할 계수나 특성값이 없다. 본 연구에서는 준설매립지반의 주요 토사인 준설토와 모래, 그리고 복토재로 사용되는 화강풍화토에 대한 흙수분 특성시험을 실시하여 흙-수분 특성을 규명하였으며, 해석적 검증을 통하여 불포화 지반의 응력해석 및 침투해석 시 필요한 계수를 분석하였다. 또한, 입도분포곡선으로부터 흙수분 특성곡선 예측모델을 적용하고 흙수분 특성시험 결과와 비교 검토하였다. 흙-수분 특성시험결과, 세 가지 시료 모두 뚜렷한 히스테리시스 현상을 나타내었으며, 기존에 제안된 경험방정식에 실험결과를 적용한 결과 Fredlund and Xing의 경험방정식은 세 가지 시료 모두에 대하여 높은 정확도를 나타내었다. 한편, 입도분포를 이용한 예측모델은 Fredlund and Wilson의 방법이 가장 높은 정확도를 나타내었다. 흙-수분 특성시험결과와 다양한 예측모델을 통하여 불포화 투수계수를 예측하여 상호 비교한 결과, 모래와 화강풍화토는 Fredlund and Wilson의 방법, 준설토는 Arya and Paris의 예측모델이 높은 정확도를 나타내었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권6호
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• pp.63-70
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• 2012

저강도 강우상태에서 투수계수가 일반적인 절토사면의 흡인력 분포와 안정성에 어떤 영향을 주는지를 평가하였다. 지하수면 위의 불포화 지층의 초기 흡인력을 15 kPa로 가정하였다. 강우 지속시간 증가에 따른 절토사면의 안정성을 평가하기 위해 유한요소법과 한계평형법을 사용하였다. 유한요소 침투해석 결과, 저강도 강우상태에서는 불포화 지층이 계속해서 불포화 상태로 유지되는 현상을 보였다. 또한, 침윤선(wetting front)이 불포화 지층에 남아있는 경우에는 사면의 안정성에 사실상 변화가 없었으나, 침윤선(wetting front)이 지하수면에 도달하는 경우에는 지하수면이 높아짐에 따라 사면안정성이 크게 저하되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.15-26
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• 2010

폐타이어 파우더 혼합에 따른 동상억제 메커니즘을 규명하기 위해, 부동수, 열전도율, 동상실험 등 3종류의 실내실험을 수행하였다. 본 연구에서는 폐타이어 혼합에 따른 투수계수 변화에 주목하여 먼저 마동결토의 불포화 투수계수를 계산하였고 ice-impeding factor, 혼합토내 토립자와 폐타이어 단면적을 고려하여 동결토frozen fringe내의 온도변화에 따른 투수계수 특성을 분석하였다. 그 결과 흡수속도와 투수계수 사이에는 비례관계가 존재함을 확인하였고, 동상성 저하의 주된 원인은 폐타이어 파우더 혼합에 따른 부동수분량과 투수계수의 감소임을 알 수 있었다. 또한 폐타이어 파우더 혼합토 구성성분의 체적비를 이용하여 흙과 폐타이어 간극내의 수분량을 정량적으로 산출하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.51-64
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• 2000

본 연구는 강우의 침투로 인한 불포화 토사사면의 안정 해석을 위한 절차를 제시한다. 강우 침투로 인한 사면의 거동은 흐름과 변형이 연관된 이차원 유한요소해석을 통하여 해석된다. 시간에 따른 안전율을 계산하기 위하여 유한요소 해석법을 통한 응력장(stress field)으로부터 가상활동면에 대한 안전율을 산정할 수 있도록 하는 정교한 응력적분기법을 적용하였고 기하학적으로 허용가능한 활동단면의 형상을 유지하면서 합리적으로 임계단면을 찾아가는 최적화방법을 적용함으로써 강우에 의한 토사사면의 안정성 평가 절차를 개발하였다. 또한 이를 이용하여 강우침투시 투수계수의 공간적인 변화가 불포화토사사면의 파괴 거동에 미치는 영향을 보다 공학적이고 합리적인 방법으로 연구하였다. 연구결과에 의하면 투수계수의 불균질한 분포로 인하여 강우에 의한 사면표면의 국부적인 파괴영역이 발생할 수 있고 이러한 영역이 점점 확대되어 전체적인 파괴에 이르게 된다. 그러므로 시간의존적 인 사면안정해석 문제의 경우 이러한 국부적인 파괴 영역의 영향을 더 이상 무시할 수 없다.