• 한국지반공학회논문집
• /
• 제16권6호
• /
• pp.15-21
• /
• 2000

본 논문은 체적이 변하는 흙에 대하여 새로운 흙-수분 특성곡선 이론을 제시하고 이를 실험적으로 규명하였다. 그 결과, 점토와 같이 불포화되는 과정중 체적변형이 발생하는 흙의 흙-수분 특성곡선은 간극비와 흡인력의 함수이므로 체적변화를 무시할 수 없음이 밝혀졌다. 따라서 본 논문에서는 체적변화가 있는 경우 흙-수분특성곡선을 구하기 위하여 두가지 실험법을 채택하였다. 그 첫째는 전통적인 압력판 추출시험과, 중량함수비와 간극비와의 관계를 알 수 있는 수축한계시험을 실시하여 조합하는 방법이며, 둘째 방법은 압력판 셀을 새로인 고안하여 추출시험시에 체적 수축도 측정할 수 있는 수정된 압력판 셀 시험방법을 이용하는 것이다. 이 시험결과를 3차원 상의 면(surface)에서 표현하여, 체적변형을 고려한 흙-수분 특성을 규명할수 있도록 하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제19권5호
• /
• pp.155-162
• /
• 2003

흙-수분 특성곡선은 토질역학에서 불포화토의 근간이 되는 중요한 물성함수로 불포화토 연구에 있어서 가장 중요한 요소이다. 따라서 이러한 흙-수분 특성곡선을 보다 정확하고 빠르게 또 편리하게 측정할 수 있는 신뢰성 있는 방법이 불포화토 연구에 있어서 우선적으로 요구되고 있다. 본 연구에서는 피스톤 펌프 기법을 이용한 흙-수분 특성곡선 측정방법을 보완, 발전시켰다. 이 방법은 기존의 흙-수분 특성곡선 측정방법들보다 측정하기에 편리하고 빠르며 더욱 정확한 측정이 가능하다. 또한 전체실험 과정을 통하여 완전한 통제가 가능하며 컴퓨터를 이용한 자동화 및 정밀측정이 가능하기 때문에 흙-수분 특성곡선의 상세한 부분까지 연구할 수 있다. 한 점 한 점이 아닌 연속적인 건조곡선이나 습윤곡선의 측정이 가능하고 건조곡선에서의 공기침입값 위치라든지 습윤곡선에서의 공기폐색위치등도 측정 가능하다. 또한 불포화토의 특성중의 하나인 흙-수분 특성곡선의 이방성 측정도 가능하다. 본 연구에서는 실험방법상의 기법을 개발했을 뿐만 아니라 실험결과에 대한 구체적인 해석도 이루어졌다. 실례로 석션조절기법(suction drop measurement)이라는 방법을 개발했으며 이 방법을 이용하면 흙-수분 특성곡선을 보다 편리하고 또 짧은 시간 내 정확하게 측정할 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제20권5호
• /
• pp.27-35
• /
• 2004

본 연구의 목적은 불포화토의 거동을 대변하는 흙-수분 특성곡선을 결정하는 데 있어서 액성한계상태를 이용한 비교상태접근법(reference state approach)의 적용 가능성을 확인하고 이를 바탕으로 하는 예측방법을 제안하는 데 있다. 세립잔적토를 사용하여 각기 다른 간극비로 다짐된 여러 개의 시료로부터 흙-수분 특성곡선을 구하였다. 실험결과를 바탕으로, 흙-수분 특성곡선을 예측하는 데 있어서 액성한계상태를 비교상태로 사용할 수 있음을 증명하였다. 마지막으로, Fredlund와 Xing(1994)이 제안한 흙-수분 특성곡선식을 사용하여 실험결과를 회귀분석 함으로서 액성한계를 비교상태로 하여 세립잔적토의 흙-수분 특성곡선을 예측할 수 있는 방법을 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제20권1호
• /
• pp.109-120
• /
• 2004

불포화지반에서 발생되는 부 간극수압은 함수비 변화에 따라 비선형적인 거동을 보이며, 이 관계를 흙-수분 특성곡선(soil-water characteristic curve)이라고 정의한다. 현재까지 우리나라의 흙에 대한 흙-수분 특성의 연구결과는 거의 전무한 실정이기 때문에 불포화 지반의 응력해석 및 침투해석 시, 마땅히 입력할 계수나 특성값이 없다. 본 연구에서는 준설매립지반의 주요 토사인 준설토와 모래, 그리고 복토재로 사용되는 화강풍화토에 대한 흙수분 특성시험을 실시하여 흙-수분 특성을 규명하였으며, 해석적 검증을 통하여 불포화 지반의 응력해석 및 침투해석 시 필요한 계수를 분석하였다. 또한, 입도분포곡선으로부터 흙수분 특성곡선 예측모델을 적용하고 흙수분 특성시험 결과와 비교 검토하였다. 흙-수분 특성시험결과, 세 가지 시료 모두 뚜렷한 히스테리시스 현상을 나타내었으며, 기존에 제안된 경험방정식에 실험결과를 적용한 결과 Fredlund and Xing의 경험방정식은 세 가지 시료 모두에 대하여 높은 정확도를 나타내었다. 한편, 입도분포를 이용한 예측모델은 Fredlund and Wilson의 방법이 가장 높은 정확도를 나타내었다. 흙-수분 특성시험결과와 다양한 예측모델을 통하여 불포화 투수계수를 예측하여 상호 비교한 결과, 모래와 화강풍화토는 Fredlund and Wilson의 방법, 준설토는 Arya and Paris의 예측모델이 높은 정확도를 나타내었다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제19권2호
• /
• pp.65-74
• /
• 2003

최근 우리나라는 산업화 및 기술의 현대화로 국토의 유효면적이 인구에 비해 부족하기 때문에 대규모 공유수면을 매립하여 지하구조물 설치를 위한 연약지반의 동결, LNG와 같은 저온 액체를 저장하기 위한 지하저장탱크 건설 및 주변지반의 동결 등 인공동결 공법에 관심이 집중되고 있다. 본 연구에서는 화강풍화루 실트질 흙, 모래질 흙에 대해서 동결시 흙의 거동을 지배하는 동상팽창압과 부동수분의 변화에 대해서 연구하였다. 즉, 단일방향으로 흙이 동결될 때 함수비에 지배되는 결과 뿐만아니라 시간과 온도변화에 대한 동상팽창압을 연관시켜 연구를 수행하였다. 그 결과, 동상팽창압을 보다 더 용이하게 측정할 수 있었고, 온도변화에 따른 동상팽창압과 수분특성을 알 수 있었다. 또한,TDR 장비를 이용하여 온도와 함수비와의 관계를 도출함으로서 동상팽창압이 발현되는데 지배적인 역할을 하는 수분 특성을 제시하였다. 실험조건은 매립지반의 특성상 지하수위가 지표면에 위치하며, 수분공급 방식 또한 수분이동이 없는 폐쇄형에 적합하므로 완전포화 및 각각의 포화도에 따라 동상팽창압 실험과 수분 특성 실험을 수행하였다. 연구 결과, 동상팽창압은 세립분을 많이 함유한 흙일수록 발휘되는 동상팽창압은 크게 나타났고, 동상이 발현되기까지의 시간과 동상 지속시간 또한 크게 나타났다. TDR을 이용한 부동수분 측정 결과, 온도가 감소할수록 부동수분이 급격히 감소하였고, 비표면적이 큰 세립분을 많이 함유할수록 부동수분이 많이 존재하였다. 이는 동결된 간극수의 체적증가로 인한 Ice segregation이 발생되어, 부동수분이 많은 흙일수록 동상팽창압도 증가하는 것으로 판단되었다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제23권11호
• /
• pp.39-48
• /
• 2007

지금도 불포화토의 특성곡선에 대한 연구는 계속 진행되고 있지만, 지금까지 발표된 특성곡선은 흙의 한가지 상태나 특성을 나타내도록 유도되어 광범위한 적용이 어려운 것은 사실이다. 따라서, 흙의 상태를 범용적으로 나타낼 수 있는 특성곡선을 개발하기 위해서는 현재까지 발표된 특성곡선의 적용성을 평가하여 문제점을 파악하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 화강풍화토를 대상으로 함수특성곡선실험을 실시한 결과를 바탕으로 간극비에 따른 흙-수분 특성곡선 방정식을 분석하여 간극비에 따른 포화도를 예측하였으며 기존에 제안된 특성식에 대하여 적용성을 검증하였다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제20권3호
• /
• pp.47-51
• /
• 2004

불포화 투수계수함수는 흙수분 특성곡선과 함께 불포화토를 이해 연구하는데 있어서 없어서는 안 될 중요한 요소이다. 일반적으로 불포화 투수계수함수를 직접 측정하기에는 많은 어려움이 있기에, 흙수분 특성곡선에 근거한 예측함수를 사용하여 불포화 투수계수함수를 구하곤 했다. 본 연구에서는 이러한 예측함수를 사용하지 않고, 피스톤 펌프기법과 역해석 기법을 이용한 불포화 투수계수함수를 구하는 방법을 제시한다. 이렇게 구해진 불포화 투수계수함수는 예측함수를 사용하지 많았기 때문에, 흙수분 특성곡선으로부터 독립적이며 예측함수를 사용한 경우보다 보다 정확한 불포화토의 특성을 보여준다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제13권12호
• /
• pp.5-16
• /
• 2012

우리나라는 세종과학기지에 이어 두 번째로 남극에 과학기지를 건설하는 사업을 진행하고 있다. 남극은 영구동토지역으로 분류되지만 일부 지반의 상부에는 활동층이 존재한다. 이 활동층이 동결되면 동결팽창으로 인해 지반의 융기가 발생하고 구조물에 부가적인 응력이 유발되어 구조물 안정에 심각한 영향을 미치게 된다. 그러므로 남극 기지 건설지에 대한 동상 특성을 파악하는 것은 구조물의 수명 및 안정성을 확보하기 위해 필수적이라고 할 수 있다. 본 연구의 목적은 남극 제2기지 건설지에 대한 동상민감성을 정량적으로 평가하고 흙 입자의 크기와 부동수분량이 동상에 미치는 영향을 파악하는 것이다. 이를 위해 동남극 테라노바만 주변 기지 건설지 표층에서 채취한 흙 시료에 대해 기본물성실험과 부동수분실험, 동상실험을 수행하였다. 동상실험의 경우 공시체 상부에 냉기를 주입하고 하부에는 물을 지속적으로 공급하여 동상이 발생하도록 유도하였다. 동상실험으로부터 공시체의 동상량과 동상비, 동상속도를 도출하였고, 실험 결과가 흙 입자의 크기 및 부동수분량과 어떤 상관관계가 있는지 분석하였다. 분석 결과 채취한 시료의 미세분 함량이 일정비율을 넘으면 흙 시료의 동상이 크게 발생하였고, 동결토 내의 부동수분에 따라 동상정수는 영향을 받는 것으로 나타났다. 본 연구는 동남극 테라노바만 흙 시료에 대하여, 동결토의 동상에 중요한 영향인자인 흙 입자의 크기 및 부동수분량과 동상량 사이의 관계를 실험적으로 규명하였다는 데에 그 의의가 있다.

• 물과 미래
• /
• 제28권5호
• /
• pp.129-140
• /
• 1995

다공성 매질에서의 불포화-포화 흐름을 묘사하는 Richards 방정식을 이용한 수치실험을 통하여 경사면에서 지표포화지역-중간류유출 정상류 관계 및 지표포화지역-흙수분저류량 정상류 관계를 유도하였다. 수치실험에서는 지형인자 및 토양 수리특성의 변화가 지표포화지역-중간류유출 관계에 미치는 민감도를 분석하고, 지표포화지역을 중간류유출 또는 흙수분저류량의 함수로 표시하는 멱법칙을 결정하였다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제33권6호
• /
• pp.2369-2379
• /
• 2013

불포화 조건에서 흙의 초기 밀도에 따라 흙-함수특성곡선이 변화시키게 되며, 이로 인하여 불포화 조건에서 투수특성도 변화하게 된다. 이에 대한 영향을 고찰하기 위하여 상대밀도 40%, 60% 및 75%의 주문진 표준사에 대한 건조 및 습윤과정에서의 흙-함수특성곡선(SWCC)과 불포화 투수계수함수를 산정하였다. van Genuchten (1980)의 방법을 이용하여 흙-함수특성곡선(SWCC)을 산정한 결과 공기유입값과 관계된 계수 ${\alpha}$는 습윤과정에서 더 큰 값을 가지며, 변곡점의 경사에 관계된 계수 n과 잔류함수비에 관계된 계수 m은 건조과정에서 더 큰 값을 갖는다. 그리고 상대밀도가 증가할수록 공기함입치는 증가하지만 수분함입치는 감소하며, 동일한 상대밀도에서 공기함입치는 수분함입치보다 크게 발생된다. 한편, 계수추정방법 가운데 하나인 van Genuchten (1980)의 방법을 적용하여 불포화 투수계수함수를 산정한 결과 불포화 투수계수는 포화시 투수계수로 일정하게 유지되다가 공기함입치 혹은 수분함입치 직전에 급격하게 감소하는 것으로 나타났다. 건조과정에서의 포화투수계수는 습윤과정에서의 포화투수계수보다 크게 나타나며, 상대밀도가 증가함에 따라 건조 및 습윤과정에서의 포화투수계수는 감소한다. 실험결과에 의하면 주문진 표준사의 초기 간극비에 따라 흙-함수특성곡선(SWCC)에서의 공기함입치(AEV)는 감소하고 포화투수계수는 증가하므로, 흙-함수특성곡선(SWCC)과 불포화 투수계수함수(HCF)는 초기 간극비에 영향을 받는 것으로 나타났다.