• 한국지반공학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.59-64
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• 2005

불포화토를 연구하는데 있어 함수특성곡선과 투수계수방정식을 결정하는 것은 필수요소이나 이는 쉬운 일이 아니다. 본 연구에서는 함수특성곡선과 투수계수방정식을 얻기 위한 새로운 시험장치가 개발되었다. 개발된 시험장치를 사용하여 두 종류의 토사에 대해 포화투수계수시험과 함수특성곡선을 결정하기 위한 시험을 실시하였다. 시험진행순서는 먼저 포화투수계수시험을 실시한 후, 함수특성곡선의 건조과정에 대한 시험을 실시하고 다음으로 함수특성곡선의 습윤과정에 대한 시험순으로 진행하였다. 시험결과에 의하면 건조과정의 함수특성곡선과 습윤과정의 함수특성곡선 간에는 이력현상이 존재함을 알 수 있었다. 투수계수방정식의 결정은 시험으로부터 얻어진 포화투수계수와 함수특성곡선 이용하여 구하는 이론적인 방법을 사용하였다.

• 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.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권11호
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• pp.5587-5594
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• 2012

불포화토 역학에 있어 흐름특성에 대한 규명은 지반공학적 문제들을 해결하는데 있어 매우 중요하다. 특히, 불포화토의 흐름특성을 모사하기 위한 첫 걸음이 되는 함수특성곡선의 측정을 위해서는 측정자의 오류를 최소화할 수 있는 신뢰성있고 편리한 기법이 필수적으로 요구되어진다. 플로우 펌프 시스템을 포함하여 현재까지 많은 연구자들은 함수특성곡선을 측정할 수 있는 다양한 기법들을 개발하였다. 본 연구에서는 기존에 제안되어진 플로우 펌프시스템을 활용한 흡입력 조절 기법을 이용하여 건조과정과 습윤과정에서 정확하게 실험 공시체의 함수특성곡선을 측정하였다. 플로우 펌프 시스템을 활용한 흡입력 조절 기법을 통하여 두 가지 시료의 함수특성곡선을 산정하였으며, 실험 결과를 바탕으로 흡입력 조절 기법은 현장 조건에 맞는 조건들을 실내에서 구현할 수 있으며 또한 건조과정과 습윤과정에서 발생하는 함수특성곡선의 이력현상을 규명하는데 적절한 장비인 것을 확인하였다. 특히, 플로우 펌프시스템을 활용한 흡입력 조절 기법은 자동화된 장비와 정밀도로 인하여 높은 정확도를 이끌어낼 수 있어 측정오차를 줄임과 동시에 측정시간을 절약하여 함수특성곡선을 측정할 수 있다.

• 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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• 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.

• 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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• 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.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권5호
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• pp.53-60
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• 2010

불포화토의 역학적 성질을 규명하기 위한 가장 기본적인 요소인 함수특성곡선을 연구하기 위하여 대구 팔공산 지역의 화강풍화토를 대상으로 함수특성곡선시험을 수행하였다. 기존의 함수특성곡선 실험은 상재하중과 체적변형의 고려없이 실시하였지만, 본실험은 두요소를 고려하기 위하여 기존의 실험장비인 압력판 추출기를 개량하여 함수특성곡선 실험을 실시하였다. 시험과정에 있어 상재하중은 0, 25, 50, 75, 100kPa을 가하였으며, 체적변형은 각 단계마다 측정하였다. 본 실험의 시료를 통한 함수특성곡선 실험 결과는 상재하중의 증가에 따라 동일한 모관흡수력에서 낮은 체적함수비를 가졌으며, 공기함입치는 증가하였다. 또한 전이영역 구간의 기울기는 감소하는 결과를 나타내었으며 이력현상은 줄어드는 결과를 보였다. 포화도는 상재하중의 증가에 따라 동일한 흡수력에서 큰 값을 나타내었으며 건조과정보다는 습윤과정이 큰 값을 나타내었다. 체적변화를 고려한 함수특성곡선은 미고려한 함수특성곡선보다 미세하게 큰 값을 나타낸다. 본 실험의 실측치와 Fredlund와 Xing(1994)의 이론식은 잘 부합하는 결과를 나타내었으며, 상수값 a, n, m값은 상재하중에 따라 기존의 연구결과와 비슷한 양상을 보였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제23권4호
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• pp.11-20
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• 2022

불포화층의 수리특성을 획득하기 위하여 증발법, 압력판추출시험, 냉각거울법으로 함수특성시험을 수행하고 비교하였다. 증발법과 냉각거울법은 신시험법으로서 신속하고 정확하게 불포화토의 함수특성곡선을 획득할 수 있다. 증발법과 압력판추출시험에서는 100kPa 범위의 모관흡수력까지 함수특성을 획득하여 비교하였으며, 이로부터 증발법 시험결과를 검증할 수 있었다. 매우 높은 수준의 모관흡수력에서는 냉각거울법을 통하여 함수특성을 측정하고 이로부터 전체적인 함수특성곡선의 양상을 파악할 수 있었다. 모든 함수특성시험을 통하여 얻은 함수특성의 대표곡선을 구하고 각 시험법의 적용성을 비교하였다. 증발법 및 냉각거울법 시험을 병행하면 전체 모관흡수력 범위에서 함수특성곡선을 합리적으로 획득할 수 있었다.

• 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.