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불포화 사면의 포화 부근 침투 특성을 고려한 수리전도도 모델
A Hydraulic Conductivity Model Considering the Infiltration Characteristics Near Saturation in Unsaturated Slopes 원문보기

韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society, v.30 no.1, 2014년, pp.37 - 47  

오세붕 (영남대학교 건설시스템공학과) ,  박기훈 (도담엔지니어링) ,  김준우 (영남대학교 건설시스템공학과)

초록
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불포화 수리전도도는 Mualem 모세관 모델에 의하여 이론적으로 함수특성곡선으로부터 적분된다. 하지만 예측된 수리전도도는 포화 부근에서 모관흡수력의 미소한 변화에도 극도로 민감하다. 원활한 형태의 함수특성곡선에 의한 Mualem 수리전도도는 포화 부근에서 급격하게 감소하며, 수리적 거동을 신뢰할 수 있게 모델하지 못하거나 수치해의 안정성을 저해 한다. van Genuchten-Mualem(VGM) 수리전도도를 개선하기 위하여, 낮은 모관흡수력 수준에 있는 임의의 공기함입치이내에서 van Genuchten 함수특성곡선을 수정하였다. 수정 VG 곡선은 대수축에서 임의의 공기함입치에서 포화상태까지 선형화된다. 수정 VG 함수특성곡선은 실제 함수특성거동의 회귀분석에 영향을 끼치지 않으며 원래의 VG 함수특성곡선의 계수를 그대로 사용한다. 수정 VG 곡선을 이용하여, VGM 수리전도도는 임의의 공기합입치를 기준으로 구간별 적분하여 수정되었다. 수정 VGM 수리전도도가 해석적 해로 제안되었으며, 포화부근 영역에서 수리전도도가 급격하게 감소하는 현상이 제거되었다. 실제 사면의 2차원 침투해석을 통하여 VGM 수리전도도와 제안된 모델에 따른 수리거동을 비교하였다. 제안된 모델은 여러 강우조건에 따른 해의 수렴성을 확보하였지만, VGM 수리전도도를 적용하면, 포화부근의 수리전도도가 급격하게 감소하여 강우량이 많은 경우 해가 수렴하지 않았다. 특히 선행강우에 의한 초기 안전율과 집중강우 후 최종 안전율을 크게 평가할 수 있었다. 제안된 수리전도도 모델은 침투해석과 안정해석을 통하여 실제 사면의 붕괴를 재현할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Unsaturated hydraulic conductivity (HC) is integrated theoretically from soil water retention curves (SWRC) by Mualem capillary model, but the prediction of HC is extremely sensitive to small variation of matric suction near saturation. Near saturation, the Mualem HC based on smooth SWRC decreases a...

주제어

#Soil water retention curves   #Hydraulic conductivity   #Unsaturated soils  

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
불포화토의 수리전도도는 무엇인가? 불포화토의 수리전도도 (hydraulic conductivity)는 지하수위 위에 존재하는 불포화 사면에서 지반의 수리 특성을 파악하는데 중요한 지반특성이다. 실험적으로 대상지층마다 침투속도 특성을 파악하는 것이 필요하지만 시간이 많이 소요되고 특수 제작된 시험장비를 필요로 한다.
함수특성곡선은 어떠한 관계로 정의되는가? 함수특성곡선(Soil water retention curve, SWRC)은 흙 조직에 존재하는 간극수의 부피와 모관흡수력의 관계로 정의된다. 이 때 간극수의 부피는 체적함수비 θ 또는 유효 포화도 p를 변수로 나타내며, 유효 포화도는 다음과 같이 정의된다:
불포화 수리전도도의 한계는 무엇인가? 불포화 수리전도도는 Mualem 모세관 모델에 의하여 이론적으로 함수특성곡선으로부터 적분된다. 하지만 예측된 수리전도도는 포화 부근에서 모관흡수력의 미소한 변화에도 극도로 민감하다. 원활한 형태의 함수특성곡선에 의한 Mualem 수리전도도는 포화 부근에서 급격하게 감소하며, 수리적 거동을 신뢰할 수 있게 모델하지 못하거나 수치해의 안정성을 저해 한다. van Genuchten-Mualem(VGM) 수리전도도를 개선하기 위하여, 낮은 모관흡수력 수준에 있는 임의의 공기함입치이내에서 van Genuchten 함수특성곡선을 수정하였다.
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참고문헌 (17)

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  3. Brooks, R. H. and Corey, A. T. (1964), "Hydraulic properties of porous media", Colorado State University Hydrology Paper, Fort Collins, No.3. 

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  5. Fredlund, D. G., Xing, A., and Huang, S. (1994), "Predicting the permeability function for unsaturated soils using the soil-water characteristic curve", Canadian Geotechnical Journal, Vol.31, No.3, pp.533-546. 

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  6. Kunze, R. J., Uehara, G., and Graham, K. (1968), "Factors Important in the Calculation of Hydraulic Conductivity", Soil Science Society of America Proceedings, Vol.32, pp.760-765. 

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  16. van Genuchten, M. T., Leij, F. J., and Yates, S. R. (1991), The RETC Code for Quantifying the Hydraulic Functions of Unsaturated Soils, EPA 600/2-91/065. 

  17. Vogel, T., van Genuchten, M. T., and Cislerova, M. (2001), "Effect of the shape of the soil hydraulic functions near saturation on variably-saturated flow predictions," Advances in Water Resources, Vol.24, pp.133-144. 

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