[논문]건조 및 습윤과정에서 보은 화강암 풍화토의 불포화특성곡선 비교

송영석

doi:10.7843/kgs.2016.32.7.15

[국내논문] 건조 및 습윤과정에서 보은 화강암 풍화토의 불포화특성곡선 비교
Comparative Study on Unsaturated Characteristic Curves of Boeun Granite Weathered Soil during Drying and Wetting Paths 원문보기

韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society, v.32 no.7, 2016년, pp.15 - 24

초록
AI-Helper

보은 화강암 풍화토에 대한 불포화 특성을 조사하기 위하여 자동 흙-함수특성곡선 시험장치를 이용하여 건조 및 습윤과정에 따른 모관흡수력과 체적함수비를 측정하였다. 이를 토대로 van Genuchten(1980)의 방법을 이용하여 흙-함수특성곡선(SWCC)을 산정한 결과 유효포화도에 따른 모관흡수력은 S자형의 비선형적인 관계를 나타내며, 건조 및 습윤과정을 거치는 동안 이력현상이 발생되었다. Lu and Likos(2006)의 방법을 이용하여 흡입응력특성곡선(SSCC)을 산정한 결과 유효포화도가 낮은 경우 건조과정의 흡입응력은 일정하게 유지되나 습윤과정의 흡입응력은 증가하는 경향을 보인다. 그러나 유효포화도가 큰 경우에는 동일한 유효포화도에서 건조과정의 흡입응력이 습윤과정의 흡입응력보다 크게 발생되었다. 한편 계수추정방법의 하나인 van Genuchten(1980)의 방법을 이용하여 투수계수함수(HCF)를 산정한 결과 모관흡수력이 증가함에 따라 불포화 투수계수는 감소하며, 모관흡수력에 따른 불포화 투수계수의 감소 속도는 건조과정이 습윤과정보다 더 크게 발생됨을 알 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

To investigate the unsaturated characteristics of the Boeun granite weathered soil, matric suction and volumetric water content were measured in both drying and wetting paths using Automated Soil-Water Characteristics Curve Apparatus. Based on the measured results, Soil-Water Characteristics Curve was estimated by van Genuchten (1980) model. The relationship between effective degree of saturation and matric suction showed the non-linear curve with S-shape and the hysteresis phenomenon occurred during drying and wetting paths. Suction Stress Characteristics Curve was estimated by the Lu and Likos (2006) model. The suction stress in drying path was constantly maintained and that in wetting path tended to increase when the effective degree of saturation was low. But the suction stress in drying path was larger than that in wetting path at the same degree of saturation when the effective degree of saturation became larger. Meanwhile, Hydraulic Conductivity Function was evaluated by the van Genuchten (1980) model which is one of the parameter estimation methods. The unsaturated hydraulic conductivity decreased with increasing the matric suction, and the decreasing velocity regarding to the matric suction in drying path was larger than that in wetting path.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 연구에서는 산사태 모형실험의 지반재료로 활용 예정인 보은 화강암 풍화토를 대상으로 흙-함수특성곡선 측정시험을 실시하여 불포화특성곡선을 산정하고자 한다. 이를 위하여 먼저 자동 흙-함수특성곡선 시험장치 (Song et al.

제안 방법

그리고 Lu and Likos(2006)의 방법을 이용하여 흡입응력 특성곡선(SSCC)을 산정한다. 따라서 보은 화강암 풍화토에 대한 불포화 특성곡선인 흙-함수특성곡선(SWCC), 흡입응력특성곡선(SSCC) 및 투수계수함수곡선(HCF)을 산정하고자 한다.
본 연구에서는 산사태 모형실험의 지반재료로 활용 예정인 보은 화강암 풍화토를 대상으로 흙-함수특성곡선 측정시험을 실시하여 불포화특성곡선을 산정하고자 한다. 이를 위하여 먼저 자동 흙-함수특성곡선 시험장치 (Song et al., 2012)를 이용하여 건조 및 습윤과정에 따른 모관흡수력과 체적함수비를 측정한다. 측정결과를 토대로 van Genuchten(1980)의 방법을 이용하여 흙-함수특 성곡선(SWCC)과 투수계수함수(HCF)곡선을 산정한다.

대상 데이터

산사태 모형실험의 재료로 활용예정인 화강암 풍화토는 충북 보은군 장안면 장대리 일대 택지조성을 위해 절개한 사면에서 채취한 것이다. Fig.

이론/모형

측정결과를 토대로 van Genuchten (1980)의 방법을 이용하여 흙-함수특성곡선(SWCC)과투수계수함수(HCF)곡선을 산정하였다. 그리고 Lu and Likos(2006)의 방법을 이용하여 흡입응력특성곡선(SSCC)을 산정하였다. 이들 결과를 정리하면 다음과 같다.
본 연구에서는 보은 화강암 풍화토에 대한 불포화 특성을 조사하기 위하여 자동 흙-함수특성곡선 시험장치를 이용하여 건조 및 습윤과정에 따른 모관흡수력과 체적함수비를 측정하였다. 측정결과를 토대로 van Genuchten (1980)의 방법을 이용하여 흙-함수특성곡선(SWCC)과투수계수함수(HCF)곡선을 산정하였다. 그리고 Lu and Likos(2006)의 방법을 이용하여 흡입응력특성곡선(SSCC)을 산정하였다.

성능/효과

(1) 보은 화강암 풍화토의 현장건조단위중량이 1.34t/m³이고, 소성지수는 5.05이며, 통일분류법(USCS)의한 분류결과 입도분포가 양호한 모래(SW)로 구분할 수 있다.
(2) 보은 화강암 풍화토의 흙-함수특성곡선(SWCC)을 산정한 결과 유효포화도에 따른 모관흡수력은 비선형적인 관계를 나타내며, 건조 및 습윤과정을 거치는 동안 동일한 체적함수비 혹은 유효포화도에서 다른 모관흡수력을 나타내는 이력현상이 발생되었다.
(3) 보은 화강암 풍화토의 흡입응력특성곡선(SSCC)을 산정한 결과 유효포화도가 낮은 경우 건조과정의 흡입응력은 일정하게 유지되나 습윤과정의 흡입응력은 증가하는 경향을 보인다. 그러나 유효포화도가 큰 경우에는 동일한 유효포화도에서 건조과정의 흡입응력이 습윤과정의 흡입응력보다 크게 발생됨을 알 수 있다.
(4) 보은 화강암 풍화토의의 불포화 투수계수함수(HCF)를 산정한 결과 모관흡수력이 증가함에 따라 불포화 투수계수는 감소하는 것으로 나타났으며, 모관흡수력에 따른 불포화 투수계수의 감소 속도는 건조과정이 습윤과정보다 더 크게 발생됨을 알 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	불포화토의 특성을 고찰하기 위해, 어떤 조사가 필요한가?	불포화토는 건조토(dry soil)와 포화토(saturated soil)의 중간영역으로 고전적인 포화토의 이론으로는 불포화토의 특성을 정확하게 설명할 수가 없다. 따라서 불포화토의 특성을 고찰하기 위해서는 모관흡수력 변화에 따른 불포화 지반내 간극수 보유능과 침투능의 상관관계를 조사하여야 한다. 불포화 토질역학에서 흙의 내부에 함수비 혹은 포화도에 따른 모관흡수력의 관계를 흙-함수특성곡선(Soil-Water Characteristic Curve, SWCC)이라고 하며, 불포화토의 거동을 이해하는데 가장 중요한 요소이다.
	흙-함수특성곡선은 어디에 활용되는가?	불포화 토질역학에서 흙의 내부에 함수비 혹은 포화도에 따른 모관흡수력의 관계를 흙-함수특성곡선(Soil-Water Characteristic Curve, SWCC)이라고 하며, 불포화토의 거동을 이해하는데 가장 중요한 요소이다. 흙-함수특성곡선(SWCC)은 불포화토 고유의 특성으로서 불포화토의 흐름특성을 이해하고 함수비에 따른 흙의 응력 및 강도특성을 해석하는데 필수적인 요소로 활용되고 있다. 따라서 불포화토의 특성을 이해하기 위해서는 실험을 토대로 불포화토의 함수비 혹은 포화도에 따른 모관흡수력을 측정하고 이를 분석하는 것이 중요하다.

참고문헌 (35)

Abu-Hejleh, A.N., Znicari, D., and Illangasekare, T.H. (1993), "Permeability Determination for Unsaturated Soils", Unsaturated soils, GSP No.39, ASCE, Houston, S. and Wray, W. eds., pp. 163-174.
Bishop, A.W. (1959), "The Principle of Effective Stress", Teknisk Ukeblad I Samarbeide Med Teknikk, Vol.106, No.39, pp.859-863.
Brooks, R. H. and Corey, A. T. (1964), Hydraulic properties of porous media, Colorado State University(Fort Collins), Hydrology Paper, 3, March.
Buckingham, E. (1907), Studies on the movement of soil moisture, U.S. Department of Agriculture, Soils Bulletin 38, U.S. Government Publishing Office, Washington, DC.
Campbell, G.S. (1974), "A Simple Method for Determine Unsaturated Conductivity from Moisture Retention Data", Soil Science, Vol.117, pp.311-314.

상세보기
Croney, D. (1952), "The Movement and Distribution of Water in Soil", Geotechnique, Vol.3, No.1, pp.1-16.

상세보기
Croney, D., Coleman, J.D., and Bridge, P.M. (1952), The suction of moisture held in soils and other prous materials, Tech. Paper, Road Research Board, 24.
Dane, J.H. and Hruska, S. (1983), "In-situ Determination of Soil Hydraulic Properties during Leaching", Soil Science Society of America Journal, Vol.47, No.4, pp.619-624.

상세보기
Fredlund, D.G. and Xing, A. (1994), "Equations for the Soil-water Characteristic Curve", Canadian Geotechnical Journal, Vol.31, No.3, pp.521-532.

상세보기
Fredlund, D.G., Morgenstern, N.R., and Widger, D.A. (1978), "The Shear Strength of Unsaturated Soils", Canadian Geotechnical Journal, Vol.15, No.3, pp.313-321.

상세보기
Gardner, R. (1937), "A Method of Measuring the Capillary Tension of Soil Moisture Over a Wide Moisture Range", Soil Science, Vol.43, pp.227-283.
Gardner, W. R. (1958), "Some Steady State Solutions of the Unsaturated Moisture Flow Equation with Application to Evaporation from a Water Table", Soil Science, Vol.85, pp.4, pp.228-232.

상세보기
Hassler, G.L. and Brunner, E. (1945), "Measurement of Capillary Pressures in Small Core Samples", Petroleum Technology, Technical Paper, pp.114-123.
Hilf, J.W. (1956), An investigation of pore water pressure in compacted cohesive soils, Technical Memorandum No.654, U.S. Department of the interior, Bureau of Reclamation, Design and Construction Division, Denver, CO.
Kassiff, G. and Ben Shalom, A. (1971), "Experimental Relationship between Swell Pressure and Suction", Geotechnique, Vol.21, pp. 245-255.

상세보기
Khalili, N. and Khabbaz, M.H. (1998), "A Unique Relationship for $\chi$ for the Determination of the Shear Strength of Unsaturated Soils, Geotechnique, Vol.48, No.5, pp.681-687.

상세보기
Lu, N. and Likos, W.J. (2004), Unsaturated soil mechanics, John Wiley & Sons Inc., New York. 556p.
Lu, N. and Likos, W.J. (2006), "Suction Stress Characteristic Curve for Unsaturated Soil", Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, Vol.132, No.2, pp.131-142.

상세보기
Lu, N., Godt, J.W., and Wu, D.T. (2010), "A Closed-form Equation for Effective Stress in Unsaturated Soil", Water Resources Research, Vol.46, W05515.
Mualem, Y. (1976), "A New Model for Predicting the Hydraulic Conductivity of Unsaturated Porous Media", Water Resources Research, Vol.12, No.3, pp.513-522.

상세보기
Park, S.W., Shin, G.H., and Kim, B.S. (2006), "Soil-water Characteristics and Hysteretic behaviors on Unsaturated Pavement Subgrades in Test Roads", Journal of the Korean Society of Road Engineers, Vol.8, No.2, pp.95-104. (In Korean with English abstract)
Richards, L.A. (1928), "The Usefulness of Capillary Potential to Soil Moisture and Plant Investigators", Journal of Agricultural Research, Vol.37, pp.719-742.
Richards, L.A. (1931), "Capillary Conduction of Liquids through Porous Medium", Jour. Physics, Vol.1, pp.318-333.
Richards, L.A. (1941), "A Pressure-membrane Extraction Appratus for Soil Solution", Soil Science, Vol.51, pp.377-386.

상세보기
Song, Y.S. (2013), "Estimation on Unsaturated Hydraulic Conductivity Function of Jumoonjin Sand for Various Relative Densities", Journal of the Korean Society of Civil Engineers, Vol.33, No.6, pp.2369-2379 (In Korean with English abstract).

원문보기 상세보기
Song, Y.S. and Choi, J.S. (2012), "Hysteresis of the Suction Stress in Unsaturated Weathered Mudstone Soils", Journal of the Korean Geotechnical Society, Vol.28, No.3, pp.55-66 (In Korean with English abstract).
Song, Y.S., Hwang, W.K., Jung, S.J., and Kim, T.H. (2012), "A Comparative Study of Suction Stress between Sand and Silt under Unsaturated Conditions", Engineering Geology, Vol.124, pp.90-97.

상세보기
Song, Y.S., Lee, N.W., Hwang, W.K., and Kim, T.H. (2010), "Construction and Application of an Automated Apparatus for Calculating the Soil-Water Characteristics Curve", The Journal of Engineering Geology, Vol.20, No.3, pp.281-295.
Terzaghi, K. (1943), Theoretical soil mechanics, John Wiley & Sons Inc., New York.
van Genuchten, M.Th. (1980), "A Closed-form Equation for Predicting the Hydraulic Conductivity of Unsaturated Soils", Soil Science Society of America Journal, Vol.44, pp.892-898.

상세보기
Vanapalli, S.K., Fredlund, D.G., Pufahl, D.E., and Clifton, A.W. (1996), "Model for the Prediction of Shear Strength with Respect to Soil Suction", Canadian Geotechnical Journal, Vol.33, No.3, pp.379-392.

상세보기
Welge, H.J. (1952), "A Simplified Method for Computing Oil Recovery by Gas or Water Drive", Transactions AIME, Vol.195, pp.91-98.
Wildenschild, D., Jensen, K.H., Hollenbeck, K.J., Illangasekare, T.H., Znicari, D., Sonnenborg, T., and Butts, M.B. (1997), "A Two-stage Procedure for Determining Unsaturated Hydraulic Characteristics using a Syringe Pump and Outflow Observations", Soil Science Society of America Journal, Vol.61, pp.347-359.

상세보기
Zachman, D.W., Duchateau, P.C., and Klute, A. (1981), "The Calibration of the Richards Flow Equation for a Draining Column by Parameter Identification", Soil Science Society of America Journal, Vol.45, pp.1012-1015.

상세보기
Zur, B. (1966), "Osmotic Control the Matric Soil Water Potential", Soil Science, Vol.102, pp.394-398.

상세보기

저자의 다른 논문 :

LOADING...

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증