• 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.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.515-524
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• 2015

최근 궤도 접속부에서의 부등침하 및 궤도틀림으로 잦은 유지보수 및 열차운영에 지장을 초래하는 경우가 많아지고 있다. 이는 주로 궤도 접속부 시공에 사용되는 다양한 성토재료의 강우나 동결융해 같은 환경적 인자에 의한 역학적 물성들의 변화에 기인한 것으로, 본 연구에서는 궤도 접속부 성토재료에 대한 함수특성곡선을 산정하고 강우 시 포화도 변화 추이를 알아보고자 침투해석을 수행 하였다. 필터페이퍼를 이용하여 다짐 성토의 함수특성곡선을 성공적으로 산정할 수 있었고, 함수특성곡선 데이터를 이용한 강우 시 침투해석을 수행한 결과 궤도 접속부 성토재료의 포화도 분포는 강우강도, 뒤채움재 경사, 성토 및 절토 여부, 그리고 함수특성곡선에 큰 영향을 받는 것을 확인 하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제14권5호
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• pp.41-47
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• 2013

일반적으로 입도분포가 양호하며 조밀한 흙은 공학적 성질이 우수하다. 불포화토의 공학적 성질, 즉 전단강도, 압축성, 투수성 등의 거동은 흙의 함수특성곡선과 밀접한 관계가 있다. 따라서 사질토의 입도분포 및 다짐상태와 관련있는 균등계수와 공극율이 그 흙의 함수특성곡선에 미치는 영향을 연구하는 것은 중요하다. 본 연구에서는 6개의 사질토 시료에 대하여 템페셀을 사용하여 함수특성곡선시험을 하였다. 시험결과를 Fredlund and Xing 모델식으로 최적화하여 모델식의 매개변수를 구하였고, 시료의 균등계수와 공극율이 매개변수에 미치는 영향을 조사하였다. 시료의 잔류흡수력은 시료의 공극율이 작을수록, 그리고 균등계수가 클수록 증가하였으며, 함수특성곡선의 최대경사는 시료의 균등계수와 상관없이 공극율이 작을수록 완만해짐을 알 수 있었다.

• 지질공학
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• 제28권1호
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• pp.25-34
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• 2018

본 연구에서는 산성토를 대상으로 물리적 특성과 불포화 특성을 조사 및 분석하였다. 부산 일광광산 주변의 산성토를 대상으로 물리적 특성을 조사한 결과 건조단위중량이 $1.246t/m^3$이며, 통일분류법(USCS)상 실트질 모래(SM)에 해당된다. 자동 흙-함수특성곡선(SWCC) 측정장치를 이용하여 건조 및 습윤과정에 대한 흙-함수특성곡선(SWCC)을 산정하였다. 그리고 계수예측방법 가운데 가장 널리 활용되고 있는 van Genuchten (1980) 모델을 적용하여 건조 및 습윤과정에 따른 산성토의 불포화 투수계수함수(HCF)를 산정하였다. 산성토의 불포화 투수계수함수(HCF)는 건조과정의 경우 모관흡수력이 증가함에 따라 지속적으로 감소하지만 습윤과정의 경우 모관흡수력이 낮은 수준에서 상대적으로 작게 감소하고, 수분함입치 직전에 크게 감소함을 알 수 있다. 한편, 건조 및 습윤과정에서의 흙-함수특성곡선과 불포화 투수계수함수는 모두 이력현상이 발생되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권5호
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• pp.13-26
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• 2023

불포화토의 함수특성곡선은 산사태 평가와 토석류 분석에 매우 중요한 요소이다. 본 연구에서는 현장에 적합한 모관흡수력을 통해 산사태 취약성을 분석하기 위하여 함수특성곡선과 체적변형을 고려한 수축시험을 수행하였다. 실험에 사용된 시료는 국내에 분포하는 세립분이 다량함유된 SM계열 화강 풍화토이며, 산사태 해석 시 사용된 강수량의 경우 실측된 데이터를 사용하였다. 실내실험 시 측정된 함수특성곡선은 건조과정에서 발생 된 곡선이며, 체적변형 확인할 수 있는 수축시험을 통하여 습윤과정에서 발생되는 곡선을 재 산정하여 산사태 취약성 분석을 하였다. 본 연구결과 습윤곡선의 안전율이 건조곡선의 안전율보다 낮게 나타남을 알 수 있었으며 그 결과 현장 사면지반의 체적변형을 고려한 모관흡수력 산정이 필요함을 확인 하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제12권2호
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• pp.23-33
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• 2011

본 연구에서는 낙동강 모래를 상대밀도 40%, 60%, 80%, 실트 함유율 0%, 10%, 20%, 30%에 대한 함수특성곡선을 구하였다. 시험결과, 동일 실트함유율에 대해서는 상대밀도가 커질수록 그리고 동일 상대밀도에서는 실트함유율이 커질수록 체적함수비의 변화가 작게 나타났다. 기존의 경험식을 통해 구한 함수특성곡선과 시험에서 구한 결과를 비교하여 보면, van Genuchten(1980), Fredlund와 Xing(1994) 경험식에 의한 함수특성곡선은 시험결과의 경향과 비슷한 S자형 곡선을 나타내어 비교적 시험결과와 잘 부합하였다. 특히 Fredlund와 Xing 경험식의 경우 상관계수($R^2$)가 모두 0.99로 나와 거의 일치하는 결과를 보였다.

• 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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• 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.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권3호
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• pp.13-20
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• 2009

최근까지 사면, 제방, 댐 등의 안정해석에는 흙의 포화도를 고려하지 않고 포화상태의 시료에서 얻어진 강도정수를 사용하여 왔다. 이는 포화지반의 개념으로 구조물을 설계하는 것이 이론적 접근이 용이하고 안전측 설계가 가능하기 때문이었으며, 불포화토를 연구하기 위해 소요되는 실험적 비용과 시간 등의 어려움이 많았기 때문이다. 하지만 고전적인 포화토질역학의 개념과 원리로는 실제의 불포화 지반에서 발생하는 현상과 거동이 합리적으로 해석되지 않는 많은 공학적 문제들이 인식되면서 최근 들어 지반의 공학 연구 분야에 불포화토에 대한 관심이 증가하고 있다. 최근 들어 많은 연구자들은 흙 구조물을 보다 합리적으로 해석하기 위하여 구조체의 포화도를 고려하는 해석의 필요성을 제기하고 있다. 불포화토의 역학적 성질을 규명하기 위한 가장 기본적인 요소중의 하나가 바로 '함수특성곡선(SWCC)'이다. 흙은 불포화상태로 갈수록, 즉 함수비가 감소할수록, 흙 내부에 음의 간극수압이 작용되는데 이 음의 간극수압인 모관흡수력(suction)과 체적 함수비(volumetric water content)간의 상관관계를 나타내는 곡선이 함수특성곡선이다. 본 연구에서는 실무에 편리하게 쓰일 수 있도록 국내 화강풍화토에 대한 지역별 자료를 제시하며, 이에 대한 검증을 위하여 이론적 고찰과 검증, 실험적 검증을 하였다. 함수특성곡선의 추정에는 Soil Vision Ltd.의 Soil Vision이 사용되었으며, 추정된 함수특성곡선과 실험적인 방법과 이론적인 방법로 얻어진 함수특성곡선을 비교, 검증하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권1호
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• pp.37-47
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• 2014

불포화 수리전도도는 Mualem 모세관 모델에 의하여 이론적으로 함수특성곡선으로부터 적분된다. 하지만 예측된 수리전도도는 포화 부근에서 모관흡수력의 미소한 변화에도 극도로 민감하다. 원활한 형태의 함수특성곡선에 의한 Mualem 수리전도도는 포화 부근에서 급격하게 감소하며, 수리적 거동을 신뢰할 수 있게 모델하지 못하거나 수치해의 안정성을 저해 한다. van Genuchten-Mualem(VGM) 수리전도도를 개선하기 위하여, 낮은 모관흡수력 수준에 있는 임의의 공기함입치이내에서 van Genuchten 함수특성곡선을 수정하였다. 수정 VG 곡선은 대수축에서 임의의 공기함입치에서 포화상태까지 선형화된다. 수정 VG 함수특성곡선은 실제 함수특성거동의 회귀분석에 영향을 끼치지 않으며 원래의 VG 함수특성곡선의 계수를 그대로 사용한다. 수정 VG 곡선을 이용하여, VGM 수리전도도는 임의의 공기합입치를 기준으로 구간별 적분하여 수정되었다. 수정 VGM 수리전도도가 해석적 해로 제안되었으며, 포화부근 영역에서 수리전도도가 급격하게 감소하는 현상이 제거되었다. 실제 사면의 2차원 침투해석을 통하여 VGM 수리전도도와 제안된 모델에 따른 수리거동을 비교하였다. 제안된 모델은 여러 강우조건에 따른 해의 수렴성을 확보하였지만, VGM 수리전도도를 적용하면, 포화부근의 수리전도도가 급격하게 감소하여 강우량이 많은 경우 해가 수렴하지 않았다. 특히 선행강우에 의한 초기 안전율과 집중강우 후 최종 안전율을 크게 평가할 수 있었다. 제안된 수리전도도 모델은 침투해석과 안정해석을 통하여 실제 사면의 붕괴를 재현할 수 있었다.