• 한국방재학회 논문집
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• 제3권2호
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• pp.119-125
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• 2003

불포화토에서 물의 흐름은 함수비 특성곡선과 투수계수 특성곡선(permeability-suction relation ship)이라 불리우는 두 방정식에 의해서 영향 받는다. 함수비 특성곡선은 체적함수비와 석션(suction)간의 관계를 나타내는 방정식이다. 많은 연구자들은 특성곡선식들을 제시해 왔다. 이 논문은 불포화토에서 물의 흐름을 분석할 때 특성곡선식들을 정확하게 결정하는 것이 중요하다는 것을 보여준다. 비교목적을 위해서 두 방법 즉, Gardner (1958)에 의해서 제시된 특성곡선식들과 Fredlund (1994) 의해서 제시된 특성곡선식들이 사용된다. 이 두 방법을 사용하여 유한요소법에 의한 물 흐름의 수치해석이 수행된다. 수치해석 결과들은 미 Ohio주 Delaware County에 있는 TDR (Time-domain reflectometry) 계측기로부터 얻어진 현장 데이터와 비교된다. 이 데이터는 전략적 고속도로 연구 프로그램(Strategic Highway Research Program)의 한 부분으로 포함된 계절 계측 프로그램(Seasonal Instrumentation Program)에 의해 얻어졌다.

• 지질공학
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• 제18권4호
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• pp.523-535
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• 2008

강우재현장치를 제작하고, 강우 및 사면조건에 따라 강우재현 모형실험과 함수특성곡선실험(SWCC Cell Test)을 실시하여 불포화 특성에 관해 연구하였다. 그 결과를 이용하여 강우에 따른 침투거동 특성과 함수특성곡선 모델들의 불포화된 화강암질 풍화토에 대한 적용을 검토하였다. 강우재현 모형실험의 습윤과정(강우재현)과 건조과정(방치)에서 계측된 체적함수비와 모관흡인력을 비교한 결과 체적함수비는 $2{\sim}5%$, 모관흡인력은 $3{\sim}10\;kPa$ 정도 값의 차이를 보여 이력현상을 확인 할 수 있었다. 또한, 모관흡인력의 값이 체적함수비의 값에 비해 상대적으로 큰 차이를 보여 모관흡인력에 이력거동이 더 큼을 확인할 수 있었다. 강우재현 모형실험과 함수특성곡선실험에서 얻은 결과로부터 구한 함수특성곡선을 비교하면, 습윤과정과 건조과정에서 두 방법 모두 근접한 함수특성곡선을 얻을 수 있었으나, 두 방법 모두 습윤과정과 건조과정에서의 결과는 차이가 있었다. 이로써 불포화토의 특성을 고려한 보다 합리적인 설계나 안정검토에 함수특성곡선을 적용시킬 때에는 습윤과정에서는 습윤과정 함수특성곡선을 건조과정에서는 건조과정 함수특성곡선을 적용하는 것이 합당할 것으로 여겨진다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.212-212
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• 2011

댐 저수지와 같은 대형 저수지는 댐에 의해 만들어진 공간에 홍수를 저류하여 지체 방류함으로서 홍수저감효과를 얻는다. 이러한 홍수저감효과는 저류용량(storage capacity)에 의존적이며, 궁극적으로 저수지의 저류량-유출량 곡선으로 정량화 된다. 저수지의 저류량-유출량 관계곡선은 저수지 홍수추적에 사용되며, 이 곡선의 특성이 저수지 하류 유역에 대한 홍수추적 결과에 큰 영향을 미치게 된다. 일반적으로 저수지 홍수추적의 경우에는 선형저수지 이론이 적용되지 않는다. 일반적인 댐 저수지의 특성은 수심()의 증가에 따른 저류량()의 증가가 유출량()의 증가보다 훨씬 크게 나타난다. 따라서 저류량과 유출량간의 관계를 비선형 함수의 형태로 가정할 수 있다. 비선형저수지 모형의 경우에도 선형저수지 모형에서와 동일한 개념을 적용하여 저수지 홍수추적의 지체 및 저류특성을 유도할 수 있다. 결과적으로 지수함수 형태를 고려한 비선형 함수의 변곡점은 원점으로 나타나 선형저수지 모형에서와 동일하게 지체효과는 없는 것으로 파악되었다. 또한 저류효과는 수치적인 방법을 이용하여 해석하였으며, 변곡점의 위치를 확인하고 아울러 저류상수를 계산하였다. 결과적으로 변곡점의 위치는 고려한 모든 경우에 대해 원점으로 나타났고, 저류상수는 비선형저수지 모형의 매개변수에 관계없이 일정한 값으로 수렴함을 확인할 수 있었다. 즉, 저류상수는 비선형 함수의 매개변수인 와 비교하여 약 72% 증가된 값으로 수렴하는 형태임을 의미한다. 결과적으로, 본 연구에서는 비선형 저수지 모형을 제안하고, 이를 이용하여 저수지의 저류특성을 이론적으로 검토하였다. 먼저, 저수지의 저류량-유출량 관계를 지수함수 형태인 비선형 저수지 모형을 도입하여 정량화하였다. 또한 저수지의 저류특성은 저류상수로 정량화할 수 있으며, 저류상수는 비선형 저수지 모형의 매개변수를 이용하여 쉽게 결정할 수 있음을 확인하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제4권1호
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• pp.49-58
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• 2003

본 연구에서는 불포화토 지반에 있어 모관흡수력이 지반의 거동특성에 중요한 설계변수이므로, 충청도권의 화강풍화토 지반을 대상으로 함수특성곡선을 제시하고, 입도분포곡선과 함수특성곡선과의 관계를 통하여 함수특성곡선의 추정가능성을 제시하고자 한다. 충청권의 화강풍화토 12군데의 시료를 채취하여 입도별로 분류하고, 불포화토의 경험식에 있어서 a, n, m 계수값이 함수특성을 좌우하는 주요한 변수임을 감안하여 입도분포곡선의 시작점, 기울기 및 세립분의 양에 따라 시료를 재성형하였다. 함수특성시험결과 함수비와 흡수력의 변화는 입도분포곡선의 좌우 위치와 기울기, 세립분의 양에 대한 영향이 큰 것으로 나타나 세립분의 함유량과 입도분포에 따른 상관성을 보여주었고, 매개변수 a, n, m은 불포화 화강풍화토의 설계변수로서 기초자료가 될 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권2호
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• pp.17-26
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• 2005

함수특성곡선은 불포화지반에서의 해석과 물성 추정 등에 반드시 고려해야 하는 지반의 고유 특성이다. 하지만 기존의 실험장비에 의한 실험 중에 발생되는 시료의 부피변화는 함수특성곡선 결과에 영향을 비치게 된다. 따라서 본 연구에서는 함수특성곡선 실험 중에 발생되는 부피변화를 측정하여 보다 정확한 함수특성곡선을 얻고자 하였다. 그리고 실험과정 중에 관측된 간극비의 변화를 통해 실험 초기의 포화과정이 시료의 구조를 변화시키고 있음을 알 수 있었다. 따라서 본 연구에서는 기존의 설험방법으로 실험을 수행한 시료에 대해 실험 초기의 포화과정을 생략한 실험을 수행하여 간극비의 변화가 상대적으로 크게 감소하는 것을 알 수 있었으며, 그 결과들을 비교, 분석하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제28권4호
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• pp.91-100
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• 2012

부분포화토의 물리적 특징 중 하나인 함수특성곡선(soil-water characteristic curve)은 모관흡수력과 체적함수비의 관계를 나타낸다. 함수특성곡선은 지반의 습윤과정과 건조과정의 이력현상을 보여줄 수 있으나, 일반적으로 함수특성 곡선을 표현하는 방법은 이러한 이력현상을 무시한다. 또한 함수특성곡선의 고유한 형태는 흙의 간극비와 토립자들의 변형을 유발할 수 있는 외부의 여러 가지 하중들에 의해 언제든지 변화될 수 있다. 그러므로 여러 흙들이 가지고 있는 함수특성곡선과 토립자들 변형 사이의 관계에 대해서 실험적인 측면과 해석적인 측면의 차이점에 대해 이해가 필요하다. 실험적으로 1차 건조과정, 습윤과정 그리고 2차 건조과정으로 그려지는 전형적인 함수특성곡선들이 얻어진다. 이러한 이력현상을 갖는 함수특성곡선에서 습윤과정의 실험은 어려운 시험방법과 많은 시간소요가 필요하기 때문에 일반적으로 첫 번째 건조과정의 실험 결과를 불포화 투수계수와 전단강도 함수를 예측하기 위한 부분포화토의 물리적 특성으로 결정한다. 본 연구는 화강풍화토와 실트질 흙을 대상으로 유한요소해석 프로그램을 이용하여 부분포화토의 중요한 물리적 특성을 갖는 함수특성곡선의 1차 건조과정과 습윤과정 차이인 흙의 체적 변형과 이력현상에 대한 수리학적-역학적 흙의 거동특성을 비교 검토하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.15-27
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• 2005

이 논문에서는 앞서 수행된 국내의 화강풍화토의 실험 결과를 토대로 하여 화강풍화토의 함수특성곡선을 합리적으로 예측하기 위한 방법이 제안되었다. 이 방법은 인공신경망기법을 이용해서 Fredlund와 Xing의 함수특성곡선식의 계수들을 추정하도록 제안되었다. 이러한 계수들을 추정하기 위한 신경망 모델의 입력 자료로는 실험결과에서 함수특성곡선의 계수에 큰 영향을 미치는 것으로 확인된 입도분포곡선, 다짐함수비, 그리고 간극비가 사용되었다. Fredlund 와 Xing의 함수특성곡선식의 계수를 구하기 위해 본 연구에서 제안된 신경망 모델은 신뢰성 있는 예측결과를 보였으며 그 예측결과의 정확도가 이전의 다른 방법들에 비해 높게 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제16권6호
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• pp.15-21
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• 2000

본 논문은 체적이 변하는 흙에 대하여 새로운 흙-수분 특성곡선 이론을 제시하고 이를 실험적으로 규명하였다. 그 결과, 점토와 같이 불포화되는 과정중 체적변형이 발생하는 흙의 흙-수분 특성곡선은 간극비와 흡인력의 함수이므로 체적변화를 무시할 수 없음이 밝혀졌다. 따라서 본 논문에서는 체적변화가 있는 경우 흙-수분특성곡선을 구하기 위하여 두가지 실험법을 채택하였다. 그 첫째는 전통적인 압력판 추출시험과, 중량함수비와 간극비와의 관계를 알 수 있는 수축한계시험을 실시하여 조합하는 방법이며, 둘째 방법은 압력판 셀을 새로인 고안하여 추출시험시에 체적 수축도 측정할 수 있는 수정된 압력판 셀 시험방법을 이용하는 것이다. 이 시험결과를 3차원 상의 면(surface)에서 표현하여, 체적변형을 고려한 흙-수분 특성을 규명할수 있도록 하였다.

• 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.

• 한국도로학회논문집
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• 제8권2호
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• pp.87-93
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• 2006

국내 노상토의 변형특성에 대한 건조단위중량과 함수비의 영향을 평가하고자 4종의 노상토에 대해 다양한 함수비 및 건조단위중량 조건에서 공진주/비틂전단시험을 수행하였다. 건조단위중량은 탄성계수는 물론 정규화탄성계수 감소곡선 모두에 영향을 주는 것으로 나타났다. 정규화 탄성계수는 다짐도가 5% 증가함에 따라 약 20% 감소하였다. 국내 노상토의 탄성계수는 함수비가 $\pm$2% 변화 범위에서 40% 이상 변화하였으며. 지수모델을 적용하여 평가 할 수 있는 것으로 판단된다. 그러나 정규화탄성 계수 감소곡선은 함수비의 영향을 받지 않았다. 또한, 탄성 계수에 대한 하중주파수 및 구속응력의 영향 특성은 시편의 건조단위중량과 함수비 변화에 거의 영향을 받지 않는 것으로 나타나 서로 독립적인 요소로 고려할 수 있음을 알았다.