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문제 정의
- 일반적인 불포화 지반의 침투는 습윤과정임에도 불구하고 많은 지반공학적인 문제들에 있어서 건조과정의 특성들을 이용하고 있는 바, 건조 및 습윤 과정에서 얻어진 각각의 흐름특성들을 이용하여 강우에 의한 침투해석을 수행하여 각각의 특성들이 시간에 따른 함수량 및 흡입력 분포 변화에 미치는 영향을 평가하였다. 또한, 침투해석을 위한 유한요소 프로그램 사용 시 기존 습윤과정의 흐름 특성 산정방법에 대한 한계점을 극복하고 정확한 결과예측을 위하여 전 흡입력 구간에 있어 갇힌 공기를 고려한 습윤과정의 흐름특성 산정방법에 대하여 논하였으며, 기존의 흐름특성과의 침투해석 결과를 비교 분석함으로서 향후 적용가능성에 대하여 논하였다.
- 본 연구에서는 일반적으로 화강풍화토와 같이 입도분포가 좋은 흙의 습윤과정 중에 나타나는 갇힌 공기 현상에 대한 중요성을 논하기 위하여 적절한 흐름특성 산정 및 이에 따른 침투 해석을 수행하였으며, 다음과 같은 결과를 도출하였다.
가설 설정
- 9 kPa까지의 구간은 Fig. 6 (b)의 습윤과정의 투수계수곡선을 이용하였으나, 공기폐색치 0.9 kPa부터 포화도가 100 %에 도달하는 흡입력 －600 kPa의 구간까지는 투수계수가 선형적으로 변한다고 가정하였다. 따라서 공기폐색치 0.
- 1×10－7 m/s의 동일한 흐름속도를 유지시켰다. 또한, 두 공시체 모두 실험과정동안 공시체의 수직변화량은 큰 변화를 보이지 않았기 때문에 체적변화는 없다고 가정하였다.
- 침투해석의 초기조건은 정수압 상태 (hydrostatic state, no infiltration)로 가정하였다. 일반적으로 실제적인 침투 해석을 위해서는 약한 강우에 의해 아랫방향으로 발생하는 물의 침투나 식생이나 증발로 인해 위쪽으로 발생하는 흡입력에 의한 물의 상승을 고려한 초기조건을 고려해야 하지만, 본 침투해석은 현장조건에 대한 데이터부족으로 인하여 초기조건을 정수압 조건으로 가정하였다. 침투해석은 약 50시간 동안 지속하였으며, 각각 세가지 흐름특성들에 의한 침투해석 결과는 Fig.
- 토양기둥의 상부는 포화 투수계수와 같은 침투 흐름속도를 가해주었으며 하부의 경우는 정수압 0 m로 설정하였다. 침투해석의 초기조건은 정수압 상태 (hydrostatic state, no infiltration)로 가정하였다. 일반적으로 실제적인 침투 해석을 위해서는 약한 강우에 의해 아랫방향으로 발생하는 물의 침투나 식생이나 증발로 인해 위쪽으로 발생하는 흡입력에 의한 물의 상승을 고려한 초기조건을 고려해야 하지만, 본 침투해석은 현장조건에 대한 데이터부족으로 인하여 초기조건을 정수압 조건으로 가정하였다.
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