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문제 정의
- 본 연구에서는 불포화토의 투수특성을 규명하기 위하여 3가지의 시료를 선정하고 흙-수분 특성 시험을 선행한 후, 흡인력을 조절하면서 일련의 투수 계수시험을 수행하였다. 공시체는 불교란 시료를 사용하여 자연 상태로 제작하였으며, 정수위 투수시험법을 이용하여 투수 계수를 측정하였다.
제안 방법
- Klute(1965)는 공시체의 지름과 높이가 커지게 되면 시료가 평형 상태에 도달하기 위한 시간이 길어지고, 작게 설정하게 되면 몰드 내부에서 텐시오미터를 이용한 압력수두의 측정이 어려워지므로 몰드의 지름은 25~ 100mm, 높이는 10~50mm로 제안하였고, 본 연구에서는 공시체의 크기는 시료의 평형 상태에 도달하기 위한 시간과 몰드 내부에서의 텐시오미터를 이용한 압력수두의 측정을 고려하여 지름 50mm, 높이 50mm의 몰드를 시용하였다.
- 간극비와 흡인력의 변화가 투수계수에 미치는 영향을 검토하기 위하여 A시료는 불교란 상태로 간극비 가서로 다른 지역의 세 가지 시료를, B와 C시료는 인위적으로 간극을 조절하여 공시체를 제작하였다(최대다짐 기준으로 건조측 90%, 80%). 표 2는 각 공시체의 초기조건을 나타내었다.
- 상부의 저수조와 하부의 뷰렛의 높이를 조절하여 일정수두를 유지시키고, 마노미터의 눈금은 시료에 부착된 세라믹 팁의 높이와 같게 조절하고. 공기압 주입구에 연결된 압력조절기에서 공기압을 변화시키면서 일정한 압력에서 평형상태를 유지한 후, 마노미터 눈금의 변화와 뷰렛에서 유출량을 측정한다. 공기압은 0 ~ 90kPa의 범위에서 5단계 (10, 30, 50, 70, 90kPa)로 나누어 시험하였다.
- 공기압 주입구에 연결된 압력조절기에서 공기압을 변화시키면서 일정한 압력에서 평형상태를 유지한 후, 마노미터 눈금의 변화와 뷰렛에서 유출량을 측정한다. 공기압은 0 ~ 90kPa의 범위에서 5단계 (10, 30, 50, 70, 90kPa)로 나누어 시험하였다.
- 공시체는 불교란 시료를 사용하여 자연 상태로 제작하였으며, 정수위 투수시험법을 이용하여 투수 계수를 측정하였다. 아울러, 흙■수분 특성곡선에서 도출된 계수를 이용하여 Brooks and Corey(1964)와 van Genuchten(1980)의 제안식으로 투수계수를 예측하였고, 이를 시험에 의한 투수계수와 비교 및 검토하여 기존 제 안식의 적용성을 검토하였다.
- 투수계수를 분석하였다. 또한 鲁수분 특성곡선을 이용하여 Brooks & Corey(1964)와 van Genuchten(1980) 의 투수계수 방정식으로부터 투수계수를 예측하고 시험 결과와 비교하여 방정식의 적용성을 평가하였으며, 그 결과는 다음과 같다.
- 본 연구에서는 Klute(1965)의 정상법에 의해 수정된 불포화 투수시험기를 사용하여 물리적 및 역학적 성질이 다른 세 가지의 시료(SC, CL, ML)에 대한 불포화 토의 투수계수를 분석하였다. 또한 鲁수분 특성곡선을 이용하여 Brooks & Corey(1964)와 van Genuchten(1980) 의 투수계수 방정식으로부터 투수계수를 예측하고 시험 결과와 비교하여 방정식의 적용성을 평가하였으며, 그 결과는 다음과 같다.
- 그러나 각 제안식에 사용되는 계수들을 유도하는 방법에 따라 투수계수의 예측이 달라지고, 또한 흙의 종류, 간극비 등에 의해 다른 값을 나타내는 계수들을 결정하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 鲁수분 특성곡선을 이용하여 Brooks & Corey(1964)와 van Genuchten (1980)의 방정식에 사용된 계수를 도출하여 비교하였으며, 도출된 계수를 바탕으로 Brooks & Corey(1964)와 van Genuchten(1980)의 방정식에 의한 투수계수를 예측하여 실험결과와 비교하였으며, 각 방정식의 적용성을 검증하였다.
- 공시체는 불교란 시료를 사용하여 자연 상태로 제작하였으며, 정수위 투수시험법을 이용하여 투수 계수를 측정하였다. 아울러, 흙■수분 특성곡선에서 도출된 계수를 이용하여 Brooks and Corey(1964)와 van Genuchten(1980)의 제안식으로 투수계수를 예측하였고, 이를 시험에 의한 투수계수와 비교 및 검토하여 기존 제 안식의 적용성을 검토하였다.
- 시료와 몰드 의상. 하부의 뚜껑에는 1 bar의 세라믹 디스크와 고무링을 설치하여 일정한 압력 이상에 해당하는 수분 유출과 sidewall leakage를 방지하였고, 좌측면에 약 2cm 간격으로 1 bar의 세라믹 팁을 설치하여 마노미터를 연결하였다. 유출량의 측정을 위하여 하부에 뷰렛을 설치하고 하부 뚜껑과 연결시켰다.
대상 데이터
- 우리나라 전역에 널리 분포하는 화강토로 SC, CL, ML 세 가지의 시료를 사용하였다. A는 0.
이론/모형
- 본 연구는 Klute(1965)가 제안한 정상법을 수정한 불포화 투수계수 측정기를 사용하였으며, 모식도는 그림 3과 같으며, 세부 단면은 그림 4와 같다. 시료와 몰드 의상.
성능/효과
- (1) 흙수분 특성곡선은 시료가 같을 경우에는 동일한 간극비에 대한 흡인력의 변화를 나타내게 되므로 간극비가 달라지는 경우에는 정확한 값을 예측하기 곤란하므로 흙-수분 특성곡선을 유도함에 있어 흙의 함수비 뿐만 아니라 흙이 가지는 간극의 상태도 고려하여야 할 것이다.
- (2) 투수계수는 모든 시료에서 간극비가 일정하면 흡인력이 증가할수록 감소하고, 흡인력이 일정하면 간극비가 증가할수록 증가하는 경향을 나타내고 있다. 이는 간극비가 커지면 즉, 간극의 체적이 커지면 물의 흐름이 증가하고 흡인력이 증가하면 간극 내 공기의 沪I 많아져 물의 흐름을 방해하기 때문으로 사료된다.
- (3) Brooks & Corey에 의해 예측된 결과가 van Genuchten 에 의해 예측된 결과보다 시험결과와 더 일치함을 알 수 있었다. 하지만 방정식에 의한 투수계수의 예측은 일정한 간극비에 대한 흡인력에 따른 투수계수의 변화는 잘 나타내고 있으나, 간극비의 변화를 고려하고 있지 않기 때문에 간극비가 달라지는 경우에는 각 계수를 달리 적용하기 위한 새로운 방정식의 개발이 필요하다.
- 감소하였다. B, C시료는 완만한 기울기로 감소하였으나 A시료는 기울기가 급하게 감소함을 알 수 있었다.
- 간극의 크기와 관련한 계수 入와 ⑰는 A시료는 간극비의 증가 따라 급격히 증가하였으나 이에 비해 B, C 시료는 완만한 기울기로 증가하였다. 계수 入와 %는 투수 계수가 감소하는 기울기와 관계되므로 각 시료의 간극비가 증가함에 따라 투수계수의 기울기도 증가함을 알 수 있다.
- 비슷한 값을 나타낸다. 공기함입저항치는 흙■수분 특성곡선에서 도출되는 변곡점의 값으로 일반적으로 점토질, 실트질의 시료보다 사질의 시료가 더 작게 나타나지만, 본 연구에서는 각 시료의 채취 상태와 초기 조건 의상 이 함 등으로 인하여 뚜렷한 차이를 보이지 않았다.
- van Genuchten의 방정식에 의해 예측된 결과는 Brooks & Corey에 의해 예측된 결과보다 변곡점의 흡인력은 시험결과와 더 일치하지만 흡인력이 증가할수록 실험결과보다 더 크게 나타났다. 모든 시료에서 예측값이 크게 나타나 Brooks & Corey에 의해 예측된 결과가 van Genuchtsn에 의해 예측된 결과보다 적용성 이 좋을 것으로 판단된다.
- 그림 13과 그림 14에서 시료의 포화 및 잔류 체적함수비의 중심점에 대한 기울기와 관련한 계수인 m과 “은 간극비가 증가할수록 증가하였다. B, 。시료는 완만한 기울기로 증가하였으나 A시료는 기울기가 급하게 증가함을 알 수 있었다.
- 투수계수의 예측에 적용되는 각 계수들의 도출된 결과를 표 4에 나타내었고, 흙의 종류와 간극비에 따라 나타내면 그림 9~그림 11과 같다 계수 (%-sA는 간극비의 증가에 따라 모든 시료에서 증가하였고 이는 투수 계수가 감소하기 시작하는 변곡점의 흡인력과 관계되므로 각 시료의 간극비가 증가함에 따라 변곡점의 흡인력이 증가함을 알 수 있다.
후속연구
- 그러나 방정식에 의한 투수계수의 예측은 일정한 간극비에 대한 흡인력에 따른 투수계수의 변화는 잘 나타내고 있으나, 간극비의 변화를 고려하고 있지 않기 때문에 간극비가 달라지는 경우에는 흙수분 특성곡선이 달라지므로 이로부터 도출되는 각 계수를 달리 적용해야 할 것으로 판단되며, 아울러 간극비를 고려한 새로운 방정식의 제안이 요구된다.
- 3절에서 언급한 바와 같이 흙.수분 특성곡선의 공기함입저항치와 비슷한 값을 보이는 투수 계수 곡선에서 변곡점의 흡인력은 예측가능 할 것으로 사료된다.
- 있었다. 하지만 방정식에 의한 투수계수의 예측은 일정한 간극비에 대한 흡인력에 따른 투수계수의 변화는 잘 나타내고 있으나, 간극비의 변화를 고려하고 있지 않기 때문에 간극비가 달라지는 경우에는 각 계수를 달리 적용하기 위한 새로운 방정식의 개발이 필요하다. 또한 이 때문에 두 방정식은 전반적인 불포화 토의 투수특성을 반영하지 못한다고 판단된다.
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