• 대한토목학회논문집
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• 제30권1C호
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• pp.53-63
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• 2010

함수특성곡선은 불포화지반의 거동을 분석하는데 있어서 매우 중요한 물성으로 활용되고 있으나 많은 경우 상재하중과 세립분의 영향을 고려하지 않은 상태에서 측정되어 적용해 왔다. 따라서 본 논문에서는 국내의 대표적인 풍화토를 대상으로 상재하중과 점토의 함유량에 따른 함수특성 영향을 살펴보았다. 상재하중, 세립분, 그리고 이력 조건을 고려하여 함수특성과 불포화 투수계수를 SWCC 시험결과를 토대로 평가하였다. 또한 불포화시 습윤용적과 확산능력에 대하여도 살펴보았다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.318-328
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• 2015

효과적인 도심 홍수 감소 및 물순환 기법 중 하나로 투수성 포장의 적용을 들 수 있다. 도심 물순환 및 방재를 위한 수단으로 투수성 포장의 적용은 국제적으로 점차 확대되고 있는 실정이다. 투수성 포장 내의 침투는 대부분의 경우 불포화 상태에서 시작하나, 현재 투수성 포장재의 흙-수분특성 곡선의 산정 및 이를 바탕으로 한 투수성 포장 시스템의 침투성에 대한 연구는 거의 찾아볼 수 없다. 본 연구에서는, 먼저 실내시험을 통해 투수성 포장재의 포화투수계수와 흙-수분특성곡선을 산정하고, 이를 바탕으로 유한요소해석을 통해 강우시 특정 투수성 포장 시스템의 침투특성 및 홍수 저감 효과를 분석하는 것을 그 목적으로 한다. 실험에 사용된 현장 투수성 콘크리트 시료의 흙-수분특성곡선은, 모관흡입력이 증가함에 따라 공기 유입 후 체적함수비가 상대적으로 급격하게 감소하였다. 유한요소해석 결과로부터, 불투수성 포장과 비교하였을 때, 즉 강우가 침투 없이 바로 유출이 되는 경우와 비교하여, 투수성 포장 시스템의 노반으로 침투가 불가능한 경우에도, 투수성 포장 시스템이 강우의 지표유출을 효과적으로 지체 및 감소시키는 것을 확인하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권3호
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• pp.47-58
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• 2014

본 연구에서는 임기광산 폐석적치장을 형성하고 있는 광미의 불포화 특성을 조사하기 위하여 자동 흙-함수특성곡선(SWCC) 측정장치를 이용하여 건조 및 습윤과정에 따른 모관흡수력과 체적함수비를 측정하였다. 측정결과를 토대로 van Genuchten 방법을 이용하여 흙-함수특성곡선(SWCC)을 산정하였다. 산정된 흙-함수특선곡선(SWCC)의 ${\alpha}$와 n을 이용하여 흙의 종류를 구분하면 폐석적치장 광미시료는 점토질 모래(clayey sand)에 해당한다. Lu and Likos 방법으로 광미시료의 흡입응력특성곡선(SSCC)을 산정한 결과 흙-함수특성곡선(SWCC)과 유사한 S자형 곡선을 나타낸다. 동일한 유효포화도에서 건조과정의 흡입응력이 습윤과정의 흡입응력보다 크게 발생되는 이력현상이 나타났다. 그리고 불포화토의 유효응력은 공기함입치 이내로 작용할 경우 포화시 유효응력과 동일하나, 공기함입치 이상의 모관흡수력이 작용할 경우 포화토의 유효응력보다 큰 값을 갖는다. 한편, van Genuchten 방법으로 산정된 광미시료의 불포화 투수계수는 모관흡수력이 증가함에 따라 감소하며, 건조과정의 투수계수가 습윤과정의 투수계수보가 크게 발생됨을 알 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제22권4호
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• pp.73-83
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• 2006

댐 안정성 평가를 위하여 불포화 이론을 이용한 침투해석 기법이 널리 사용되고 있으나 지반의 불포화 거동에 대한 인식 부족과 실험절차의 번거로움으로 인하여 입력 물성치에 대한 체계적인 실험과 평가가 일반화되지 못하고 있는 실정이다. 지반의 불포화 수리특성은 변동성과 불확실성을 내포하고 있으며, 이는 침투수량 및 간극수압 분포 등 댐체 및 제방의 침투거동에 영향을 미친다. 본 연구에서는 댐의 심벽재료에 대한 함수특성곡선과 투수계수를 구하는 실내실험을 수행하였다. 그리고, 불포화수리특성이 댐체의 침투 거동에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 입력물성의 확률론적 분포를 고려한 수치해석을 수행하였다. 해석결과 Fredlund와 Xing 함수특성곡선식과 Campbell의 투수계 수식에서 변수 a와 n은 값이 클수록, n과 p는 값이 작을수록 정상상태에서의 침투수량이 많았다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.17-22
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• 2009

계절에 따른 토양공극의 수리학적 변화를 파악하기 위해서 설마천 유역의 범륜사 독립사면과 광릉 원두부 소유역의 독립사면을 대상으로 장력침투실험을 실시하였다. 토양수분 확보에 신뢰를 받기위해서 TDR(Time Domain Reflectometry)및 현장에서 토양의 불포화 투수계수 측정이 가능한 장력침투계(Tension infiltrometer)를 이용하였다. 계절에 따른 자료수집을 위해서 2008년 3월 20일 부터 약 6주간격으로 10월 29일까지 5회에서 6회 토양수분 자료 및 토양장력침투 자료를 획득하였다. 획득한 자료를 이용하여 포화 및 불포화 수리전도도, 대공극 유효흐름분율(macropore flow), 대공극 유효부피분율을(effective macroporosity) 나타내었다. 분기별로 자료분석 결과 계절별 특성이 나타남을 알 수 있다. 수리전도도는 3월, 5월, 10월은 유사한 반면 6월과 7월 그리고 9월은 상대적으로 높았다. 이는 여름철에 공극 발달이 활발하다는 것을 의미한다. 선행토양수분은 수리전도도에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 대공극의 발달은 삼림과 같은 복잡 경관에서는 강우사상에 따른 토양수분의 공간 분포 및 이송, 유출과정이 물순환에 영향을 미친다. 지형분석을 통한 공극의 흐름특성과 토양수분 유의성에 대하여 논의하였고, 대공극 변화에 밀접한 관계가 있는 식생과 그밖에 계절적으로 발달을 일으키는 요인을 모색 하였다. 본 연구는 계절에 따라 변하는 수리전도도를 기초로 하여 불포화대에서 토양공극의 수리학적 변화와 시공간적으로 침투흐름에 얼마나 영향을 주는가를 보여준다.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권5호
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• pp.1073-1082
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• 2015

불포화토 사면 거동은 불포화토의 수리학적 특성 및 역학적 특성, 지반 투수계수, 지반 내 지층 구조, 강우조건 즉 강우강도, 강우패턴, 강우 지속시간, 선행강우 등의 영향을 받는다. 이와 같은 여러 요소 중 산사태는 사면 파괴 당시 강우조건보다 그 이전에 발생했던 선행강우의 영향을 크게 받는 것으로 알려져 있어 선행강우의 영향은 사면 안정성 해석에서 중요한 요소로 작용할 것으로 예상된다. 따라서 강우에 의한 산사태 발생을 예측하고 대책을 마련하기 위하여 선행강우에 따른 사면 내 모관흡수력 분포를 반드시 고려하여야 하며 이후에 발생한 강우특성을 반영하여 사면 안정성 검토를 수행하여야 할 것으로 판단된다. 본 연구의 경우 실트질 흙 함량 구성을 5%, 10%, 20%로 달리한 3가지 시료를 조성한 후 각각의 시료에 대하여 흙-함수특성곡선 시험을 수행하여 관련 매개변수들을 분석하였다. 한 달 동안의 선행강우 적용과 집중호우에 해당하는 12시간 동안의 강우가 지속적으로 내릴 때 불포화토 내 모관흡수력 분포 및 응력, 강도와 같은 역학적 특성 변화 등을 분석하고 사면안정 수치해석을 수행한 후 선행강우와 흙-함수특성곡선이 사면의 안정에 미치는 영향을 비교, 분석하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권4호
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• pp.35-42
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• 2012

균질한 재료로 설계된 댐에서 수직 수평 투수계수가 서로 다를 경우에 이 비등방성 비율이 침투수의 침투면과 신뢰성지수에 어떤 영향을 주는지를 분석하였다. 정상상태에 있는 포화-불포화 침투수 현상을 유한요소법을 사용하여 분석하였다. 수평방향 투수계수를 고정한 상태에서 수직방향 투수계수만을 줄여주는 방법으로 여러가지 다른 비등방성 비율을 해석하였다. 댐제체의 전단강도는 수정된 모어-쿨롱 파괴기준을 사용하여 결정하였다. 해석 결과에 따르면 비등방성 비율이 증가함에 따라 침투면의 거리와 신뢰성지수는 증가하는 것으로 나타났으나 댐 상하류의 전체 수두차에 따라 차이를 보였다. 이러한 침투면과 신뢰성지수의 차이는 비등방성 비율이 변동함에 따라 등가수두선도 변화하는 현상에 의한 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제25권1호
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• pp.65-76
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• 2009

본 연구에서는 불포화 지반의 특성을 파악하고, 포화투수계수($k_s$)와 강우강도(i) 및 함수특성곡선(SWCC)이 사면의 안정성에 어떠한 영향을 주는지 연관성을 파악하기 위해 국내 지반에 폭넓게 분포하고 있는 화강풍화토에 대해 연구를 수행하였다. 기존 연구자료 및 실험을 통해 얻은 정규화함수특성곡선을 데이터베이스화하고 통계적 개념을 도입하여 상한 평균 하한의 함수특성곡선을 추정하였다. 입도분포곡선과 상한 평균 하한의 함수특성곡선과의 관계를 바탕으로 함수특성곡선 자료가 없는 지반의 함수특성곡선을 개략적으로 추정하는 방법 또한 제안하였다. 그리고 추정된 상한 평균 하한의 함수특성곡선을 이용하여 강우시 사면 구조물의 시간 의존적 안전율 변화 추이를 통해 실무적으로 사용할 수 있는 포화투수계수와 강우강도의 비를 제안하였다. 연구결과에 의하면 강우 침투에 의한 안전율 변화는 강우강도의 절대 크기에 좌우되지 않고 강우강도와 투수계수의 비에 영향을 받는다. 그리고 사면의 안전율은 강우침투에 의해 감소하기 시작하며 임계값에 도달한 이후 다시 상승하는 것을 알 수 있다. 수치해석결과 가장 낮은 안전율을 보이는 때는 상한의 함수특성곡선을 이용할 경우로, 이때 포화 투수계수값이 강우강도와 같거나 두 배가 될 때이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.119-131
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• 2005

댐 안정성 평가를 위하여 불포화 이론을 이용한 침투해석 기법이 널리 사용되고 있으나 지반의 불포화 거동에 대한 인식 부족과 실험절차의 번거로움으로 인하여 입력 물성치에 대한 체계적인 실험과 평가가 일반화되지 못하고 있는 실정이다. 불포화 수리특성에 따라 침투수량 및 간극수압 분포 등 댐체 및 제방의 침투거동이 달라지나 국내 지반에 대한 실험자료 부족으로 대부분 단순 추정에 의한 값을 사용하고 있다 본 연구에서는 불포화 수리특성이 댐체의 침투 거동에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 함수특성곡선과 투수계수곡선에 대하여 고찰하고 수치해석을 수행하였다. 해석결과 변수 a와 n은 값이 클수록, m은 값이 작을수록 중력에 의한 침윤선의 하강이 빨리 발생하였다. 유한차분 형식에 의해 개략적으로 계산한 민감도는 침윤선 부근에서 가장 크게 나타났고 시간에 따른 민감도의 변화에는 함수특성곡선의 기울기와 관련된 n값이 가장 큰 영향을 주었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제8권4호
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• pp.67-74
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• 2007

강우시 우수의 침투로 사면의 안정성은 감소되며, 사면활동에 의한 피해를 최소화하기위해 강우시 토사사면에 대한 사면 안정해석시 지표까지 완전히 포화되는 조건으로 설계하도록 설계기준을 강화하고 있다. 그러나 이와 같은 설계방식은 강우강도, 강우지속시간, 지반특성, 사면의 기하학적 특성 등과 관계없이 동일하게 지표까지 완전 포화조건으로 설계함으로써 지나치게 과다하게 설계되는 경향이 있는 등 문제점이 지적되고 있다. 또한 대부분의 토사사면은 불포화상태에 있으며, 불포화특성을 고려한 사면 안정해석이 수행되어야 할 것이다. 본 논문은 강우시 토사 사면이 완전 포화되기까지 소요되는 강우지속시간을 예측할 수 있는 방법을 제시하였다. 이를 위해 본 논문에서는 불포화토의 흙-수분 특성과 포화시 투수계수, 사면의 기하학적 조건, 강우강도 등을 고려하여 불포화토 사면에 대한 유한요소해석을 실시하여 강우시 토사사면이 완전 포화되기 까지 소요되는 강우지속시간을 예측하였으며, 이들 해석결과로부터 간편하게 사용할 수 있는 예측도표를 제시하였다.