• 한국지반공학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.47-51
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• 2004

불포화 투수계수함수는 흙수분 특성곡선과 함께 불포화토를 이해 연구하는데 있어서 없어서는 안 될 중요한 요소이다. 일반적으로 불포화 투수계수함수를 직접 측정하기에는 많은 어려움이 있기에, 흙수분 특성곡선에 근거한 예측함수를 사용하여 불포화 투수계수함수를 구하곤 했다. 본 연구에서는 이러한 예측함수를 사용하지 않고, 피스톤 펌프기법과 역해석 기법을 이용한 불포화 투수계수함수를 구하는 방법을 제시한다. 이렇게 구해진 불포화 투수계수함수는 예측함수를 사용하지 많았기 때문에, 흙수분 특성곡선으로부터 독립적이며 예측함수를 사용한 경우보다 보다 정확한 불포화토의 특성을 보여준다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제23권5호
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• pp.419-429
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• 2020

To investigate the effect of spatial variability on hydraulic properties of unsaturated soils, a numerical model is set up which can simulate seepage process in an unsaturated heterogeneous soil. The unsaturated heterogeneous soil is composed of matrix sand embedded with a small proportion of clay for simulating the heterogeneity. Soil-water characteristic curve and unsaturated hydraulic conductivity curve of the unsaturated soil are expressed by Van Genuchten model. Hydraulic parameters of the matrix sand are considered as random fields. Different autocorrelation lengths (ACLs) of hydraulic parameter of the matrix sand and different proportions of clay are assumed to investigate the influence of spatial variability on the equivalent hydraulic properties of the heterogeneous soil. Four model sizes are used in the numerical experiments to investigate the influence of scale effects and to determine the sizes of representative volume element (RVE) in the numerical simulations. Through a number of Monte Carlo simulations of unsaturated seepage analysis, the means and the coefficients of variations (COVs) of the equivalent hydraulic parameters of the heterogeneous soil are calculated. Simulations show that the ACL and model size has little influence on the means of the equivalent hydraulic parameters, but they have a large influence on the COVs of the equivalent hydraulic parameters. The size of an RVE is mainly affected by the ACL and the proportion of heterogeneity. The influence of spatial variability on the hydraulic parameters of the heterogeneous unsaturated soil can be used as a guidance for geotechnical reliability analysis and design related to unsaturated soils.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.2369-2379
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• 2013

불포화 조건에서 흙의 초기 밀도에 따라 흙-함수특성곡선이 변화시키게 되며, 이로 인하여 불포화 조건에서 투수특성도 변화하게 된다. 이에 대한 영향을 고찰하기 위하여 상대밀도 40%, 60% 및 75%의 주문진 표준사에 대한 건조 및 습윤과정에서의 흙-함수특성곡선(SWCC)과 불포화 투수계수함수를 산정하였다. van Genuchten (1980)의 방법을 이용하여 흙-함수특성곡선(SWCC)을 산정한 결과 공기유입값과 관계된 계수 ${\alpha}$는 습윤과정에서 더 큰 값을 가지며, 변곡점의 경사에 관계된 계수 n과 잔류함수비에 관계된 계수 m은 건조과정에서 더 큰 값을 갖는다. 그리고 상대밀도가 증가할수록 공기함입치는 증가하지만 수분함입치는 감소하며, 동일한 상대밀도에서 공기함입치는 수분함입치보다 크게 발생된다. 한편, 계수추정방법 가운데 하나인 van Genuchten (1980)의 방법을 적용하여 불포화 투수계수함수를 산정한 결과 불포화 투수계수는 포화시 투수계수로 일정하게 유지되다가 공기함입치 혹은 수분함입치 직전에 급격하게 감소하는 것으로 나타났다. 건조과정에서의 포화투수계수는 습윤과정에서의 포화투수계수보다 크게 나타나며, 상대밀도가 증가함에 따라 건조 및 습윤과정에서의 포화투수계수는 감소한다. 실험결과에 의하면 주문진 표준사의 초기 간극비에 따라 흙-함수특성곡선(SWCC)에서의 공기함입치(AEV)는 감소하고 포화투수계수는 증가하므로, 흙-함수특성곡선(SWCC)과 불포화 투수계수함수(HCF)는 초기 간극비에 영향을 받는 것으로 나타났다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제42권5호
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• pp.562-567
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• 2010

A One-Dimensional Water Flow and Contaminant Transport in Unsaturated Zone (FTUNS) code has been developed in order to interpret radionuclide migration in an unsaturated zone. The pore-size distribution index (n) and the inverse of the air-entry value ($\alpha$) for an unsaturated zone were measured by KS M ISO 11275 method. The hydraulic parameters of the unsaturated soil are investigated by using soil from around a nuclear facility in Korea. The effect of hydraulic parameters on radionuclide migration in an unsaturated zone has been analyzed. The higher the value of the n-factor, the more the cobalt concentration was condensed. The larger the value of $\alpha$-factor, the faster the migration of cobalt was and the more aggregative the cobalt concentration was. Also, it was found that an effect on contaminant migration due to the pore-size distribution index (n) and the inverse of the air-entry value ($\alpha$) was minute. Meanwhile, migrations of cobalt and cesium are in inverse proportion to the Freundich isotherm coefficient. That is to say, the migration velocity of cobalt was about 8.35 times that of cesium. It was conclusively demonstrated that the Freundich isotherm coefficient was the most important factor for contaminant migration.

• 지질공학
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• 제30권2호
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• pp.147-160
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• 2020

지표 미고결퇴적층의 불포화 수리전도도는 지표 퇴적층의 물리적 성질과 함수비에 좌우된다. 지금까지 지표 미고결퇴적층의 불포화 수리전도도에 대하여 많은 연구가 수행되어왔다. 그러나 불포화 균열암반에 대한 수리전도도에 대해서는 상대적으로 연구가 적은 편이다. 중·저준위 방폐물의 표층처분시설 건설과 관련하여, 본 연구에서는 국내 방사성폐기물 처분부지 내 균열 혼펠스 암반에 대하여 반 게누텐 불포화함수(α, n)와 현장시험에서 얻어진 수리전도도를 서로 비교·분석하였다. 현장수리시험과 실내수리시험이 동시에 이루어진 지하수공 3공의 10개 구간에 대한 현장 수리전도도와 반 게누텐 매개변수에 대한 상관성 분석 결과, 현장 수리전도도와 매개변수α의 상관계수는 0.7607로 양의 상관관계를 보이며, 현장 수리전도도와 반 게누텐 형상관련 매개변수 n의 상관계수는 -0.8720으로 음의 상관관계를 보였다. 그러므로 이 연구는 불포화 균열 혼펠스에서 현장수리전도도와 실내수리시험에 의한 불포화함수의 관계를 확인하였다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제21권1호
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• pp.1-5
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• 2016

Capillary barriers, consisting of relatively fine-over-coarse materials, have been suggested as an alternative to traditional compacted soil covers. So, We were analysed to capillary barrier effect according to five cases of multi-layer cover systems. Water balance simulation was conducted with unsaturated flow model HELP to assess unsaturated hydraulic parameters such as hydraulic conductivity, climate affecting the performance of capillary barriers. Simulation were conducted for 5 Cases in the Ulsan area. Result of simulation indicated that three cases was formed unsaturated condition and capillary barrier effect.

• Geomechanics and Engineering
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• 제25권4호
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• pp.283-294
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• 2021

This paper presents a rigorous solution for spherical cavity expansion in unsaturated soils under constant suction condition. The hydraulic behavior that describes the saturation-suction relationship is modeled by a void ratio-dependent soil-water characteristic curve, which allows the hydraulic behavior to fully couple with the mechanical behavior that is described by an extended critical state soil model for unsaturated soil through the specific volume. Considering the boundary condition and introducing an auxiliary coordinate, the problem is formulated to a system of first-order differential equations with three principal stress components and suction as basic unknowns, which is solved as an initial value problem. Parameter analyses are conducted to investigate the effects of suction and the overconsolidation ratio on the overall expansion responses, including the pressure-expansion response, the distribution of the stress components around the cavity, and the stress path of the soil during cavity expansion. The results reveal that the expansion pressures and the distribution of the stress components in unsaturated soils are generally higher than those in saturated soils due to the existence of suction.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2005년도 지반공학 공동 학술발표회
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• pp.649-654
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• 2005

Shallow slope failures in residual soil during periods of prolonged infiltration are common over the world. One of the key factors that dominate slope stability is hydrological response associated with infiltration. Hence, the soil-water profile during rainfall infiltration into unsaturated soil must me examined to evaluate slope stability. However, the hydraulic response of unsaturated soil is complicated by inherent uncertainties of the soil hydraulic properties. This study presents a methodology for assessing the effects of parameter uncertainty of hydraulic properties on the response of a analytical infiltration model using first-order reliability method. The unsaturated soil properties are considered as uncertain variables with means, standard deviations, and marginal probability distributions. Sensitivities of the probabilistic outcome to the basic uncertainties in the input random variables are provided through importance factors.

• 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.

• 한국토양비료학회지
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• 제43권4호
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• pp.407-414
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• 2010

토양의 공극 크기별 분포는 토양중 수분의 함량과 수분퍼텐셜의 관계를 나타내는 토양수분특성 자료로부터 계산된다. 그러나 기존의 토양수분특성 측정방법들은 교란된 토양을 이용하거나 코어시료를 채취한다 하여도 동역학적으로 변화하는 현장 토양 공극분포를 반영하는 데는 많은 어려움이 있었다. 또한 이러한 토양수분특성 자료를 얻기 위해서는 많은 시간과 노력이 요구되어 왔다. 따라서 본 연구에서는 교란되지 않은 현장 토양에서 측정한 불포화 수리전도도 자료로부터 토양의 공극 크기별 분포 곡선을 추정하는 이론적 체계를 제시하고자 하였다. 이를 위해 Brooks-Corey와 van Genuchten의 수리학적 모델을 이용하여 토양의 불포화 수리전도도 자료로부터 공극의 크기별 분포를 추정하는 이론적 모델을 전개하였으며, 이러한 이론적 모델에 근거하여 Brooks-Corey와 van Genuchten의 soil parameter들의 변화에 따른 불포화수리전도도와 공극 크기별 분포곡선의 모사하였다. 공극크기별 분포곡선의 모사는 토성별 불포화수리전도도 곡선의 scaling factor 역할을 하는 $K_s$를 1.0 cm $h^{-1}$로 설정하고, 수리학적 모델별로 일정한 경계조건 (Brooks-Corey soil parameters, ${\alpha}_{BC}=1-5L^{-1}$, b = 1 - 10; van Genuchten soil parameters, ${\alpha}_{VG}=0.001-1.0L^{-1}$, m = 0.1 - 0.9)에서 수행하였다. Brooks-Corey 모델을 이용한 공극 크기별 분포곡선의 모사에서는 parameter b가 공극분포곡선의 형태에 영향을 주었으며, ${\alpha}_{BC}$는 공극분포곡선의 민감도에 영향을 주었다. 또 van Genuchten 모델을 이용한 공극 크기별 분포곡선의 모사에서는 ${\alpha}_{VG}$가 scaling factor의 역할을 하였으며, parameter m은 공극분포곡선의 형태에 영향을 주었다. 따라서 경계조건 안에서 불포화 수리전도도 자료로부터 공극의 크기별 분포 모사가 가능하였으며, 토양 parameter들이 토성, 입자분포 등의 물리적 특성을 잘 반영하는 경우 이론적으로 현장 토양의 공극 크기별 분포의 추정이 가능할 것으로 판단되었다.