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불포화 풍화토의 투수특성 측정
Measurements of Permeability Characteristics for Unsaturated Weathered Soils 원문보기

韓國水資源學會論文集 = Journal of Korea Water Resources Association, v.33 no.1, 2000년, pp.133 - 142  

류지협 (한려대학교 토목공학과)

초록
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본 연구에서는 불포화 투수계수를 측정하기 위하여 Klute(1965a)에 의하여 제안된 정적측정방법의 원리에 axis-translation의 기법을 적용하여 새로운 실험장치를 개발하였다. 이 실험장치는 모관흡수력(matric suction)의 증가에 따른 함수특성과 투수계수의 변화를 동시에 측정할 수 있도록 설계되었다. 실험에는 불포화 투수특성과 No.200체 통과 세립분의 상호관계를 규명하기 위하여 각각 세립함유량이 7.3%(인주), 19.6%(성환), 35.9%(구리)인 시료를 인주, 성환, 구리지역에서 채취하여 사용하였다. 실험결과에 의하면 불포화토의 투수계수와 체적함수는 시료의 밀도가 증가하는 경우 전체적으로 감소하였으며 모관흡수력이 증가함에 따라 점차 비선형적으로 감소하는 거동을 보였다. 또한 불포화토의 투구계수와 체적함수비는 상호 비선형거동을 보였다. 체적함수비와 투구계수를 직접 비교하는 방법으로 경험상수 A,B를 No.200체 통과 세립분의 함유량에 따라 결정하였으며, 경험상수 A, B를 이용하면 직접 흙의 함수특성곡선으로부터 불포화 투수계수를 추정할 수 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Series of tests were carried out to study permeability characteristics of unsaturated soils. The weathered soils taken from Inju, Sungwhan, and Kuri, were selected to have different amount of fine grained soils in order to find a possible correlation between the unsaturated permeability behavior and...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그러나 지반을 형성하는 토층은 환경의 영향을 받아 지역에 따라 각각 다른 특성을 갖고 있다. 본 연구에서는 각각 다른 세립함량을 갖는 시료에 대하여 모관흡수력을 증가하거나 감소시키면서 이에 따라 공시체에 유출, 유입되는 물의 양을 측정하는 방법으로 우리나라 풍화토 의 투수계수를 관찰하였다. 실험시 다짐밀도와 함수비를 변화하였으며 불포화 투수계수에 영향을 미치는 요인을 관찰하였다.
  • 본 연구에서는 국내의 풍화토에 대하여 불포화 투수특성을 추정할 수 있는 기법을 제안할 목적으로 투수 특성실험을 수행하였다. 실험을 위하여 불포화토의 투수특성을 직접 측정할 수 있는 실험장치를 Klute (1965a)의 정적측정방법의 원리에 axis-translation 기법을 적용하여 새롭게 개발하였으며, 실험에는 인주, 성환, 구리 지역에서 No.
  • 불포화토의 투수성은 그 시료가 갖는 포화도에 가장 큰 영향을 받으며 또한 세립함유율에 영향을 받는 것은 앞서 설명한 바와 같다. 본 연구에서는 불포화토에 대한 건조밀도의 영향을 알아보기 위하여 같은 인주시료에 표준다짐과 수정다짐의 건조밀도로 시료를 준비 한 후 투수실험을 수행하였다 실험결과 표준다짐의 시료보다 수정다짐의 시료가 같은 모관흡수력에 대하여 더 많은 안정화 시간을 필요로 하였다. 그림 13, 14는 모관흡수력에 따른 함수특성과 투수특성을 나타낸 곡 선으로 함수특성은 수정다짐의 시료가 더 큰 이력현상을 보였다.
  • 본 연구에서는 불포화토의 투수특성과 함수특성을 직접 비교하는 방법으로 투수특성을 추정하는 경험적인 방법을 제안하였다. 위에서 설명한 그림 12는 실험을 통하여 얻은 체적함수비와 투수특성의 관계곡선을 보인다.
  • 불포화토의 함수특성과 포화투수계수를 측정하면 투수계수를 얻기 위하여 통계모델이 사용될 수 있으며 이러한 모델은 흙의 함수특성과 투수특성은 흙의 간극 크기분포에 의해 결정될 수 있다는 사실에 기초한다. Mualem(1976)은 흙의 함수특성에서 상대투수계수를 추정하는 식 (3)을 제안하였다.

가설 설정

  • 흐름을 발생시키는 추진포텐셜은 포화토나 불포화토에 관계없이 같은 결과를 갖는다 (Freeze와 Cherry, 1979). 다공질체내 물의 이동을 나타내는 Darcy의 법칙은 포화흐름에 대해 기술한 것 이나, 불포화토에서 간극 속의 공기는 흙 입자와 비슷 한 거동을 한다고 가정하여 불포화토까지 확장 사용하였다(그림 1).
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참고문헌 (15)

  1. 강우영, 박재현, 박창근, 선우중호 (1995). '다공질 매질에서 이력형상에 대한 실험적 연구.' 한국수자원학회지, 한국수자원학회, 제28권, 제4호, pp. 215-222 

  2. Brook, R.H., and Corey, A.T. (1964). 'Hydraulic properties of porous media.' Hydrology Papers, Colorado State University, Colorado 

  3. Childs, E.C., and Collis-George, N. (1950). 'The permeability of porous materials.' Proc. Royal Soc. Ser. A, Vol. 201, pp. 392-405 

  4. Fleureau, J.M., and Taibi, S. (1995). 'Water-air permeabilities of unsaturated soils.' Proc. of the First Int. Con. on Unsaturated Soils, Alonso, E. E., Delage, P., Eds., Paris, France, pp. 479-484 

  5. Fredlund, D.G., Xing, A, and Huang, S. (1994). 'Predicting the permeability function for unsaturated soils using the soil-water characteristics curve.' Can. Geotech. J., Vol. 31, pp. 533-546 

  6. Freeze, R.A., and Cherry, J.A. (1979). Groundwater. Prentice Hall, Englewood Cliffs, N.J. 

  7. Huang, S.Y. (1994). Evaluation and laboratory measurement of the coefficient of permeability in deformable, unsaturated soils. Ph.D. Thesis, Univ. of Saskatchewan, Saskatoon, Canada 

  8. Klute, A. (1965a). 'Laboratory measurement of hydraulic conductivity of unsaturated soil.' Methods of Soil Analysis, Edited by Black, C.A, Evans, D.D., White, J.L., Ensminger, L.E., and Clark, F.E., Mono. 9, Part 1, Amer. Soc. of Agronomy, madison, WI, pp. 253-261 

  9. Kunze, R.J., Uehara, G., and Graham, K. (1968). 'Factors important in the calculation of hydraulic conductivity.' Proc. Soil. Sci. Soc. Amer., Vol. 32, pp. 760-765 

  10. Liakopolous, A.C. (1965). 'Theoretical solution of unsteady unsaturated flow problems in soils.' Bull. the Inter. Associ. Sci. Hydro., Vol. 10, pp. 5-39 

  11. Lloret, A., and Alonso, E.E. (1980). 'Consoildation of unsaturated soils including swelling and collapse behavior.' Geotechnique, Vol. 30, No. 4, pp. 449-477 

  12. Mualem, Y. (1976). 'Hysteresis models for prediction of the hydraulic conductivity of unsaturated porous media.' Water Resour. Res., Vol. 12, No. 6, pp. 1248-1254 

  13. Mualem, Y. (1986). 'Hydraulic conductivity of unsaturated soil: Predictior and formulars.' Methods of Soil Analysis, Edited by Klute, A., No. 9, Part 1, Am. Soc. of Agronomy, Madison, WI, pp. 799-823 

  14. Shashi, M. (1984). One dimentional consolidation of saturated-unsaturated compressible porous media with variable total stress. Ph.D. dissertation, Univ, of Delaware 

  15. van Genuchten, M.T. (1980). 'A closed-form Equation for Predicting the Hydraulic conductivity of unsaturated soils.' Soil Sci. Soc. Amer. J. Vol. 44, pp. 892-898 

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