• Geomechanics and Engineering
• /
• 제28권1호
• /
• pp.77-87
• /
• 2022

Many geotechnical analyses require the investigation of water flow within partially saturated soil zone to incorporate the effect of climatic conditions. It is widely understood that the hydraulic properties of the partially saturated soil should be included in the transient seepage analyses. However, the characteristics of dual porosity soils with dual-mode water retention curve are normally modelled using single-mode mathematical equation for simplification of the analysis. In reality, the rainwater flow can be affected significantly by the dual-mode hydraulic properties of the soil. This paper presents the variations of safety factor for dual porosity soil slope with dual-mode water retention curve and dual-mode unsaturated permeability. This paper includes the development of the new dual-mode unsaturated permeability to represent the characteristics of soil with the dual-mode water retention curve. The finite element analyses were conducted to examine the role of dual-mode water retention curve and dual-mode unsaturated permeability on the variations of safety factor under rainfall loading. The results indicate that the safety factor variations of dual porosity soil slope modelled using the dual-mode water retention curve and the unsaturated permeability equation are lower than those of dual porosity slope modelled using single-mode water retention curve and unsaturated permeability equations.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제30권1C호
• /
• pp.53-63
• /
• 2010

함수특성곡선은 불포화지반의 거동을 분석하는데 있어서 매우 중요한 물성으로 활용되고 있으나 많은 경우 상재하중과 세립분의 영향을 고려하지 않은 상태에서 측정되어 적용해 왔다. 따라서 본 논문에서는 국내의 대표적인 풍화토를 대상으로 상재하중과 점토의 함유량에 따른 함수특성 영향을 살펴보았다. 상재하중, 세립분, 그리고 이력 조건을 고려하여 함수특성과 불포화 투수계수를 SWCC 시험결과를 토대로 평가하였다. 또한 불포화시 습윤용적과 확산능력에 대하여도 살펴보았다.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제25권2호
• /
• pp.75-87
• /
• 2021

Because the hydraulic/mechanical behaviour of unsaturated soil is more complicated than that of saturated soil, one of the most important issues in modelling unsaturated soil is to properly couple its stress-strain relationship with its water retention characteristics. Based on the results of a series of tests, the stress-strain relationship and the changes in suction and saturation of unsaturated completely decomposed granite (CDG, also called Masado) vary substantially under different loading/hydraulic conditions. To precisely model the hydraulic/mechanical behaviour of unsaturated Masado, in this study, the superloading concept was firstly introduced into an existing saturated/unsaturated constitutive model to consider the structural influences. Then a water retention curve (WRC) model considering the volumetric change in the soil, in which the skeleton and scanning curves of the water retention characteristics were assumed to shift in parallel in accordance with the change in the void ratio, was proposed. The proposed WRC model was incorporated into the constitutive model, and the validity of the newly proposed model was verified using the results of tests conducted on unsaturated Masado, including water retention, oedometer and triaxial tests. The accuracy of the proposed model in describing the stress-strain relationship and the variations in suction and saturation of unsaturated Masado is satisfactory.

• 생물환경조절학회지
• /
• 제31권4호
• /
• pp.401-408
• /
• 2022

최근 원예작물의 지속가능한 생산을 위한 작물 생육환경 센싱 기반 복합환경제어시스템 연구와 산업적 이용이 부각되면서, 노지재배에 적용하기 적합한 토양센서 활용 방안 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구는 산업 및 연구 현장에서 많이 사용되고 있는 TEROS 12 FDR 센서(frequency domain reflectometry sensor)를 노지 과수원의 토양에 알맞게 활용하기 위하여 국내 세 지역 과수원 토양의 토성별 FDR 센서 활용 방법을 제시하고자 수행하였다. 실제 과수가 재배되고 있는 각 과수원에서 토양을 채취하여, 토성 및 토양수분보유곡선을 조사하였으며, 토양별 TEROS 12 센서 Raw 값과 이에 대응하는 용적수분함량 값을 선형 회귀 분석, 3차 회귀 분석을 통해 보정식을 얻은 뒤 제조사에서 제공하는 광질 토양 보정식과 비교 분석하였다. 채취한 세 과수원의 토양은 모두 토성이 달랐으며, 토성에 따라 각 보수력에 따른 용적수분함량 수치에 차이가 있었다. 또한, TEROS 12 센서 보정식에서는 모든 토양에서 3차 회귀 분석 보정식이 결정계수 0.95 이상으로 가장 높게 나타났으며, RMSE도 가장 낮게 나타났다. 제조사에서 제공하는 보정식을 사용하여 TEROS 12 센서의 용적수분함량을 보정할 경우 토양에 따라 실제 수치에 비해 최대 0.09-0.17m³·m^-3가량 낮게 나타나, FDR 센서 사용시 적용 토양에 알맞은 보정이 반드시 선행되어야 함을 확인하였다. 또한 토성에 따라 토양의 보수력 구간에 따른 용적수분함량 범위의 차이가 있었으며, 토양 용적수분함량의 수치 해석에 보수력 정보가 수반되어야 할 것으로 나타났다. 또한, 사질이 많은 토양에서는 관수 개시점 측정을 위해 FDR 센서를 활용하는 데 있어 용적수분함량 측정 범위가 상대적으로 좁아 정밀도가 떨어질 것으로 판단되었다. 결론적으로 토양에서 FDR 센서를 통해 토양수분의 변화를 알맞게 해석하고 노지에서 알맞은 관수 시점을 선정하기 위해서는, 적용 토양의 수분보유특성을 파악하고 FDR 센서 보정을 선행하여 올바른 토양 수분 정보 제공이 필요할 것이다.

• 한국지반공학회논문집
• /
• 제39권11호
• /
• pp.53-62
• /
• 2023

동결토의 부동수분특성은 지반의 열-수리-역학적 거동 전반에 걸쳐 지배적인 영향을 미치며, 동결 지반의 안정성 평가를 위해서는 대상 지반재료의 부동수분특성에 대한 면밀한 검토가 필요하다. 본 연구에서는 간극수 염분농도를 고려한 동결 사질토의 부동수분곡선을 평가하기 위하여 흙의 어는점 및 부동수분을 측정하는 실내 실험을 수행하였으며, 계측된 실험데이터를 기반으로 부동수분포화도 곡선을 간편하게 추정할 수 있는 경험적 모델을 새롭게 제시하였다. 또한, 제안된 경험적 모델을 입력자료로 적용한 해석모델의 시뮬레이션 결과를 실험데이터와 비교함으로써 사용된 부동수분곡선의 적정성을 검증하였다.

• Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
• /
• 제24권E1호
• /
• pp.12-23
• /
• 2008

Relationship between the optimum soil water content and clay content on soil samples from mid-latitude European forest was tested. Soil samples from 4 different experimental sites (two forest sites in the Netherlands and a Danish forest) were collected, and analyzed for the soil physical and chemical characteristics. Water retention curves for the soil samples were determined according to the standard procedure ISO 11274, and pF decreased with increase in soil water contents. NO is simultaneously produced and consumed by microbiological processes, which comprise of nitrification and denitrification. NO consumption and production rates were determined from the soil samples and compared to their corresponding water retention curves in order to find the optimum soil water content and matric potential for maximum NO release from mid-latitude soils. NO consumption rate coefficient (k) in Hollandse Hout was significantly lower than those in other soil sites. Maximum NO production was observed at an intermediate soil moisture ($0.2{\sim}0.3kg/kg$) in all the soil samples. Resulting from the NO consumption and production rates for the soils, the empirical NO fluxes of the different soils were calculated in the laboratory.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제32권4C호
• /
• pp.169-175
• /
• 2012

불포화토의 함수특성은 구속효과 및 이력현상에 따라 변화한다. 이로 인하여 불포화 지층의 유효응력을 정의할 때, 모관흡수력이 기여하는 효과가 깊이에 따라 변화하거나 침투 및 증발과정에서 상이하게 나타난다. 불포화토의 유효응력은 흡수응력 특성곡선에 근거하여 일반화 할 수 있다. 이러한 일반화를 위해서, 구속응력과 함수특성곡선의 관계를 찾는 것이 필요하다. 본 연구에서는 다양한 구속응력을 가한 상태에서 압력판 추출시험을 수행하고 건조 및 습윤과정에서 나타나는 함수특성의 이력현상을 획득하였다. 그리고 각 이력과정에 대한 유효 체적함수비와 모관흡수력 관계를 구할 수 있었다. 이로부터 모관흡수력에 따른 흡수응력 특성곡선을 정의할 수 있었다. 또한 삼축시험시 구한 불포화 전단강도로부터, 흡수응력과 유효응력을 모관흡수력으로부터 구할 수 있었다. 함수특성에 근거한 유효응력 파괴규준은 유일하게 나타났으며 포화시 파괴포락선과 일치하였다. 삼축시험으로부터 구한 흡수응력은 대표 함수특성곡선으로부터 구한 것과 유사하게 나타났다. 따라서 각 이력과정에서 구속효과에 대하여 함수특성곡선이 유일하게 정의될 수 있음을 입증하였다.

• 한국토양비료학회지
• /
• 제43권6호
• /
• pp.823-827
• /
• 2010

원토양인 논토양 위에 마사토를 적토(積土)한 토양에 대한 토양수분 특성곡선을 작성해 보고, 이를 추정하는데 가장 널리 활용되고 있는 van Genuchten (VG) 모형과 Brooks-Corey (BC) 모형을 비교평가 해 그 효용성을 판단하기 위해 수행했다. 4개의 층위로 구분되는 측정 대상토양은 표토부터 30 cm 까지는 양질사토, 30~70, 70~120 cm는 사토, 120 cm 이상에서는 사양토로 분석된 토양이다. 토양수분 함량과 토양수분 메트릭 퍼텐셜과의 관계를 나타내는 토양수분 특성곡선 분석에 따르면, 원토양인 120 cm 이상 깊이 토양에서의 수분보유 특성을 제외하고 나머지 세 개 층위 토양에서의 수분 보유 특성은 0~30 cm, 30~70 cm 층위는 비슷하고 70~120 cm 층위는 약간 높은 경향이었다. 상대수분 포화도와 토양수분 메트릭 퍼텐셜의 관계를 표현함에 있어 멱함수 형태인 BC 모형보다는 해석학적 분석방법을 활용한 VG모형이 실측값에 근사한 추정결과를 제공했다. 포화상태의 종점이자 불포화상태의 시발점인 공기유입가 (AEV) 추정에도 측정 한계치 부근의 메트릭 퍼텐셜 값을 나타내는 BC모형보다는 9.5~40 cm (4 kPa)을 보였던 VG모형이 적합했다. 따라서, 인위적으로 원토양 위에 석비레 (마사토)로 적토된 토양에서의 토양수분 특성곡선 작성을 위한 추정모형에 VG모형을 활용하는 것이 바람직할 것이다. 이러한 결과로부터 VG 모형을 수자원량 산정을 위한 SCS (Soil Conservation Service, USDA) CN (Curve Number) 계산 과정에서 토양단면 내의 수분 보유 인자 (retention parameter) 산출을 위한 토양수분함량을 추정하는데 활용하거나 침투모형 (Green-Ampt Mein-Larson)을 설명하기 위한 습윤전선 매트릭 퍼텐셜을 추정하는데 사용할 수 있을 것이다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제23권4호
• /
• pp.11-20
• /
• 2022

불포화층의 수리특성을 획득하기 위하여 증발법, 압력판추출시험, 냉각거울법으로 함수특성시험을 수행하고 비교하였다. 증발법과 냉각거울법은 신시험법으로서 신속하고 정확하게 불포화토의 함수특성곡선을 획득할 수 있다. 증발법과 압력판추출시험에서는 100kPa 범위의 모관흡수력까지 함수특성을 획득하여 비교하였으며, 이로부터 증발법 시험결과를 검증할 수 있었다. 매우 높은 수준의 모관흡수력에서는 냉각거울법을 통하여 함수특성을 측정하고 이로부터 전체적인 함수특성곡선의 양상을 파악할 수 있었다. 모든 함수특성시험을 통하여 얻은 함수특성의 대표곡선을 구하고 각 시험법의 적용성을 비교하였다. 증발법 및 냉각거울법 시험을 병행하면 전체 모관흡수력 범위에서 함수특성곡선을 합리적으로 획득할 수 있었다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
• /
• 제8권4호
• /
• pp.21-26
• /
• 2003

황과 Powers(2003)는 입도분포와 공극크기분포에 로그분포함수를 적용하여, 입도분포로부터 토양수분특성을 직접 추정하는 간단한 모형을 개발하였다. 본 연구의 목적은 황과 Powers(2003)가 개발한 모형의 추정능력이 토성에 의해 영향을 받는가를 밝히는 것이다. 연구결과, 모형은 토성에 의해 영향을 받았고, 특히 토양내 세립질 분율이 커질수록 모형의 추정능력은 감소하였다. 또한 입도와 공극크기사이의 관계를 비선형으로 가정한 비선형모형이 선형모형보다 토성에 관계없이 그 추정능력이 크게 나타났다.