$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

역해석기법을 이용한 불포화토 투수계수함수 산정에 관한 연구
Evaluation of Hydraulic Conductivity Function in Unsaturated Soils using an Inverse Analysis 원문보기

한국농공학회논문집 = Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers, v.55 no.4, 2013년, pp.1 - 11  

이준용 (한국건설기술연구원 Geo-인프라연구실) ,  한진태 (한국건설기술연구원 Geo-인프라연구실)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Unsaturated hydraulic conductivity function is one of key parameters to solve the flow phenomena in problems of landslide. Prediction models for hydraulic conductivity function related to soil-water retention curve equations in many geotechnical applications have been still used instead of direct me...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 따라서, 응답흡입력 실험결과에 상응하는 투수계수함수를 산정하기 위하여 본 연구에서는 Brooks and Corey 투수계수예측모델의 변수인 b (=1/λ)를 PEST 프로그램 내에서 변화시키며 응답흡입력 결과에 상응하는 투수계수함수를 산정하고자 한다.
  • 본 연구에서는 플로우 펌프의 응답흡입력 결과를 바탕으로 불포화토의 투수계수함수를 예측할 수 있는 역해석기법을 제안하였다. 또한 본 해석을 바탕으로 현재 지반공학 현장에서 많이 사용되어지는 투수계수예측모델이 내포하고 있는 불확실성에 대하여 언급하였으며, 다음과 같은 결과들을 도출하였다.
  • 본 연구에서는 플로우 펌프 시스템 (flow pump system)과 역해석기법 (inverse analysis)을 이용하여 불포화 지반내에서의 흐름속도에 따른 토사의 실제 응답흡입력에 상응하는 투수계수함수를 산정하는 방법을 제안하였으며, 그 결과를 바탕으로 기존 투수계수함수 예측모델에 대한 적용성을 검토하였다.
  • 비정상상태의 실험방법을 통한 투수계수 측정은 식 (1)을 활용하여 이루어지며, 일반적으로 정상상태 실험방법에 비하여 실험 시간을 감소시킬 수 있는 장점을 지니고 있다. 본 연구에서는 플로우 펌프 시스템을 활용한 비정상상태 실험결과를 이용하여 투수계수함수를 산정하는 방법을 제안하고자 한다.
  • 본 연구에서는 플로우 펌프의 응답흡입력 결과를 바탕으로 불포화토의 투수계수함수를 예측할 수 있는 역해석기법을 제안하였다. 또한 본 해석을 바탕으로 현재 지반공학 현장에서 많이 사용되어지는 투수계수예측모델이 내포하고 있는 불확실성에 대하여 언급하였으며, 다음과 같은 결과들을 도출하였다.

가설 설정

  • 같은 간극률을 나타내는 서로 다른 공시체에서 측정된 함수특성곡선과 응답 흡입력의 경우 각각 실험 공시체가 함유하고 있는 간극 및 입도분포가 차이가 미세하게 발생할 수 있는 단점을 지니고 있다. 하지만, 본 해석에서는 간극 및 입도분포의 야기할 수 있는 차이를 없다고 가정하고 각각의 함수특성곡선과 응답흡입력의 각 토사의 지정된 간극률을 대표하는 것으로 가정하여 해석을 수행하였다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
불포화 지반의 거동분석을 위한 불포화토 역학은어떤 역할을 갖는가? 지반공학 설계에 있어 물리적이고 기후변화에 의해 야기되는 하중변화에 대한 토사의 수리학적 거동 및 역학적 거동 분석은 설계수명동안 구조물의 안정성 유지를 위하여 필수적으로 요구되어진다. 특히, 많은 지반공학 현장, 특히 사면, 옹벽, 도로포장 등에 있어 불포화 지반의 거동분석을 위한 불포화토 역학은 지반 구조물의 안정성을 유지하는데 매우 중요한 역할을 담당하고 있다. 하지만 이러한 중요성에도 불구하고 아직까지 현장에서의 불포화토 역학의 적용은 미미한 실정이다.
불포화토 흐름특성에 대한 측정 시 문제점은? 따라서, 불포화된 지반내 침투 및 배수과정 동안의 합리적인 흐름 분석을 위해서는 선행적으로 함수특성곡선과 투수계수함수로 대표되어지는 불포화토 흐름특성에 대한 측정이 선행되어져야 한다. 하지만, 불포화토 흐름특성의 측정의 경우 긴 측정시간, 복잡한 실험준비 및 과정이라는 단점으로 인하여 현재까지 많은 현장에서는 불포화토 흐름특성, 특히 투수계수함수를 결정하기 위하여 기존에 제시되었던 경험적 예측식들 또는 이론적 모델들에 크게 의존하고 있다.
지반공학 설계에 있어 무엇이 필수적인가? 지반공학 설계에 있어 물리적이고 기후변화에 의해 야기되는 하중변화에 대한 토사의 수리학적 거동 및 역학적 거동 분석은 설계수명동안 구조물의 안정성 유지를 위하여 필수적으로 요구되어진다. 특히, 많은 지반공학 현장, 특히 사면, 옹벽, 도로포장 등에 있어 불포화 지반의 거동분석을 위한 불포화토 역학은 지반 구조물의 안정성을 유지하는데 매우 중요한 역할을 담당하고 있다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (40)

  1. Brooks, R. H., and A. T. Corey, 1964. Hydraulic properties of porous media. Colorado State University, Hydrology Paper, 3, March. 

  2. Burdine, N. T., 1953. Relative permeability calculations from pore-size distribution data. Petr. Trans., Am. Inst. Mining Metall. Eng. 198: 71-77. 

  3. Campbell, J. D., 1973. Pore pressures and volume changes in unsaturated soils. Ph.D. diss., Urbana-Champaign, Illinois: University of Illinois. 

  4. Chiu, T.-F. and C. Shackelford, 2001. Laboratory evaluation of sand undrains. Journal of Geotechnical and Geoenvironnenta Engineering 126(1): 990-1001. 

  5. Coca, J., and J. Wright, 1992. Diffusion and flow in gravel, soil, and whole rock. Applied Hydrogeology 1: 5-24. 

  6. Doherty, J., 2004. PEST, Model-independent parameter estimation user manual 5th Edition. Watermark Numerical Computing. 

  7. Fayer, M. J., 2000. UNSATH Version 3.0: Unsaturated soil water and head flow model: theory, user manual, and examples. Pacific Northwest National Laboratory, Washington. 

  8. Fredlund, D. G., and A. Xing, 1994. Equations for the soil-water characteristic curve. Canadian Geotechnical Journal 31: 521-532. 

  9. Fredlund, D. G., A. Xing, and S. Huang, 1994. Prediction the permeability function for unsaturated soil using the soil-water characteristic curve. Canadian Geotechnical Journal 31: 533-546. 

  10. Gardner, W. R., 1958. Some steady state solutions of the unsaturated moisture flow equation with application to evaporation from a water table. Soil Science 85(4): 228-232. 

  11. Ghayoomi, M., 2011. Seismically induced settlement of partially-saturated sand. Ph.D. diss., Boulder, Colorado: University of Colorado. 

  12. Hamilton J.M., D. E. Daniel, and R. E. Olson, 1981. Measurementof hydraulic conductivity of partially saturated soils. In Permeability and groundwater contaminant transport, Zimmie T.F. and Riggs C.O. (Eds.), ASTM Special Technical Publication 746: 182-196. 

  13. Huang, K., B. P. Mohanty, and M. Th. van Genuchten, 1998. A new convergence criterion for the modified picard iteration method to solve the variably saturated flow equation. Journal of Hydrology 178: 69-91. 

  14. Khaeel, R., J. F. Relyea, and J. L. Conca, 1995. Evaluation of van Genuchten-Mualem relationships to estimate unsaturated hydraulic conductivity at low water content. Water Resour. Res. 31(11): 2659-2668. 

  15. Khosravi, A., 2011. Small strain shear modulus of unsaturated, compacted soils during hydraulic hysteresis. Ph.D. diss., Boulder, Colorado: University of Colorado. 

  16. Kim, S. N., C. W. Park, Y. J. Mok, and S. M. Kum, 2005. Determination of soil water characteristic curve and permeability equation of unsaturated soils using modified apparatus. Journal of the Korean Geotechnical Society 21(5): 59-64 (in Korean). 

  17. Klute, A., 1972. The determination of the hydraulic conductivity and diffusivity of unsaturated soils. Soil Science 113(4): 264-276. 

  18. Lee, K. I., J. Lee, and W. J. Back, 2009. Soil-water characteristic curve of weathered granite soils in Pocheon area using flow pump technique. Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers 51(1): 11-20 (in Korean). 

  19. Lee, J., and C. Yu, 2012. A study on change of soil-water retention curve with different net confining pressures and porosities using a suction-saturation control technique. Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers 54(4): 93-103 (in Korean). 

  20. Lee, J., C. Yu, U. G. Kim, and D. W. Kim, 2012. Analysis of rainfall induced infiltration considering occluded air in unsaturated soils. Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers 54(5): 129-139 (in Korean). 

  21. Lim, S. Y., and T. J. Lyu, 2008. The analysis of permeability coefficient and the evaluation of equations of permeability coefficient for an unsaturated soils. Journal of the Korean Geotechnical Society 24(1): 91-100 (in Korean). 

  22. Lu, N., E. M. Kwicklis, and J. P. Rousseau, 2001. Determining fault permeability from subsurface barometer pressure at Yucca mountain, Nevada. Journal of Geotechnical and Geoenvironnenta Engineering 127: 801-809. 

  23. Lu, N., A. Wallyace, J. Carrera, and W. J. Likos, 2006. Constant flow method for concurrently measuring soil-water characteristic curve and hydraulic conductivity function. Geotechnical Testing Journal 29(3): 1-12. 

  24. McCartney, J. S., 2007. Determination of the hydraulic characteristics of unsaturated soils using a centrifuge permeameter. Ph.D. diss., Austin, Texas: University of Texas. 

  25. McCartney, J. S and J. Parks, 2009. Uncertainty in predicted hydraulic conductivity functions of unsaturated soils. 17th ICSMGE Conference, Alexandria, Egypt. 

  26. McCartney, J. S and D. Znidarcic, 2010. Test system for hydraulic properties of unsaturated nonwoven geotextiles. Geosynthetics International 17(5): 10. 

  27. McCartney, J. S and J. G. Zornberg, 2010. Centrifuge permeameter for unsaturated soils II: measurement of the hydraulic characteristics of an unsaturated clay. Journal of Geotechnical and Geoenvironnental Engineering 136(8): 1064-1076. 

  28. Meerdink, J. C. Benson, and M. Khire, 1996. Unsaturated hydraulic conductivity of two compacted barrier soils. Journal of Geotechnical Engineering 122(7): 565-576. 

  29. Moore, R., 1939. Water conduction from shallow water tables. Hilgardia, 12: 383-426. 

  30. Mualem, Y., 1976. A new model for prediction the hydraulic conductivity of unsaturated porous media. Water Resour. Res. 12: 513-522. 

  31. Ng, C., and Y. Pang, 2000. Influence of stress state on soil-water characteristics and slope stability. Journal of Geotechnical and Geoenvironnental Engineering 126(2): 157-166. 

  32. Nimmo, J. R., J. Rubin, and D. P. Hammermeister, 1987. Unsaturated flow in a centrifugal field: measurement of hydraulic conductivity and testing of Darcy's law, Water Resource Research 23(1): 124-134 

  33. Richards, L., 1952. Water conducting and retaining properties of soils in relation to irrigation, Proc. Int. Symp. On Deser Res.: 523-546. 

  34. Sigda, J. M., and J. L. Wilson, 2005. Are faults preferential flow paths through semiarid and arid vadose zones. Water Resour. Res. 39(8): 1225-1239. 

  35. Vanapalli, S., D. Pufahl, and D. Fredlund, 1999. The influence of soil structure and stress history on the soil-water characteristics of a compacted till. Geotechnique 49(2): 143-159. 

  36. van Genuchten, M. TH., 1980. A closed-form for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils. Soil Science Society of America Journal 44: 892-898. 

  37. Wildenschild, D., J. W. Hopmans, and J. Simunek, J. 2001. Flow rate dependence of soil hydraulic characteristics. Soil Science Society of America Journal 65(1): 35-48. 

  38. Wildenschild, D., K. H. Jensen, K. J. Hollenbeck, T. H. Illangasekare, D. Znidarcic, T. Sonnenborg, and M. B. Butts, 1997. A two-stage procedure for determining unsaturated hydraulic characteristics using a syringe pump and outflow observations. Oil Science Society of America Journal 61(2): 347-359. 

  39. Young, M., A. Karagunduz, J. Simunekm, and K. Pennell, 2002. A modified upward infiltration method for characterizing soil hydraulic properties. Soil Science Society of America Journal 66: 57-64. 

  40. Zornberg, J. G., and J. S. McCartney, 2010. Centrifuge permeameter for unsaturated soils I: theoretical basis and experimental developments. Journal of Geotechnical and Geoenvironnental Engineering 136(8): 1051-1063. 

LOADING...

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

FREE

Free Access. 출판사/학술단체 등이 허락한 무료 공개 사이트를 통해 자유로운 이용이 가능한 논문

저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로