To investigate the unsaturated characteristics of the tailings obtained from the waste dump at Imgi mine, matric suction and volumetric water content were measured in both drying and wetting processes using Automated Soil-Water Characteristics Curve Apparatus. Based on the measured result, Soil Water Characteristic Curves (SWCC) were estimated by van Genuchten model. According to the unsaturated soil classification method, the tailings of the waste dump correspond to clayey sand. As a result of Suction Stress Characteristic Curve (SSCC) by Lu and Likos model, SSCC has a shape of S which is similar to SWCC. The hysteresis phenomenon occurred in SSCCs, which means the suction stress of drying path is larger than that of wetting path in the same effective degree of saturation. The effective stress of unsaturated soil is equal to that of saturated soil when matric suction is less than Air Entry Value (AEV). However, the effective stress of unsaturated soil is larger than that of saturated soil when matic suction is more than AEV. Meanwhile, unsaturated hydraulic conductivity by van Genuchten model decreased with increasing matric suction, and the hydraulic conductivity of drying path is larger than that of wetting path.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
/
v.33
no.6
/
pp.2369-2379
/
2013
The Soil-Water Characteristics Curve (SWCC) is affected by the initial density of soil under unsaturated condition. Also, the characteristic of hydraulic conductivity is changed by the initial density of soil. To study the effect of initial density of unsaturated soil, SWCC and the Hydraulic Conductivity Function (HCF) of Jumoonjin sand with various relative densities, 40%, 60% and 75% were measured in both drying and wetting processes. As the results of SWCC estimated by van Genuchten (1980) model, the parameter related to Air Entry Value(AEV), ${\alpha}$ in the wetting process is larger than that in drying process, but the parameters related to the SWCC slope, n and the residual water content, m are larger than those in wetting process. The AEV is increased or Water Entry Value (WEV) is decreased with increasing the relative density of sand. The AEV is larger than the WEV at the same relative density of sand. As the results of HCF estimated by van Genuchten (1980) model which is one of the parameter estimation methods, the unsaturated hydraulic conductivity maintained at a saturated one in the low level of matric suctions and then suddenly decreased just before the AEV or the WEV. The saturated hydraulic conductivity in drying process is larger than that in wetting process. The saturated hydraulic conductivity is decreased with increasing the relative density of sand in both drying and wetting processes. Also, the hysteresis in unsaturated HCFs between drying and wetting process was occurred like the hysteresis in SWCCs. According to the test results, the AEV on SWCC is decreased and the saturated hydraulic conductivity is increased with increasing the initial density. It means that SWCC and HCF are affected by the initial density in the unsaturated soil.
Until now, the pore size distribution, PSD, of soil profile has been calculated from soil moisture characteristic data by water release method or mercury porosimetry using the capillary rise equation. But the current methods are often difficult to use and time consuming. Thus, in this work, theoretical framework for an easy and fast technique was suggested to estimate the PSD from unsaturated hydraulic conductivity data in an undisturbed field soil profile. In this study, unsaturated hydraulic conductivity data were collected and simulated by the variation of soil parameters in the given boundary conditions (Brooks and Corey soil parameters, ${\alpha}_{BC}=1-5L^{-1}$, b = 1 - 10; van Genuchten soil parameters, ${\alpha}_{VG}=0.001-1.0L^{-1}$, m = 0.1 - 0.9). Then, $K_s$ (1.0 cm $h^{-1})$ was used as the fixed input parameter for the simulation of each models. The PSDs were estimated from the collected K(h) data by model simulation. In the simulation of Brooks-Corey parameter, the saturated hydraulic conductivity, $K_s$, played a role of scaling factor for unsaturated hydraulic conductivity, K(h) Changes of parameter b explained the shape of PSD curve of soil intimately, and a ${\alpha}_{BC}$ affected on the sensitivity of PSD curve. In the case of van Genuchten model, $K_s$ and ${\alpha}_{VG}$ played the role of scaling factor for a vertical axis and a horizontal axis, respectively. Parameter m described the shape of PSD curve and K(h) systematically. This study suggests that the new theoretical technique can be applied to the in situ prediction of PSD in undisturbed field soil.
A new, automated apparatus is proposed for calculating the Soil-Water Characteristic Curve (SWCC), representing a simple and easily applied testing device for continuous measurements of the volumetric water content and suction of unsaturated soils. The use of this apparatus helps to avoid the errors that arise when performing experiments. Consequently, the apparatus provides greater accuracy in calculating the SWCC of unsaturated soils. The apparatus is composed of a pressure panel, flow cell, water reservoir, air bubble trap, balance, sample-preparation accessories, and measurement system, among other components. The air pressure can attain 300 kPa, and a general test can be completed in a short time. The apparatus can simply control the drying process and wetting process. The changes in volumetric water content that occur during the drying and wetting processes are shown directly in the SWRC program, in real time. As a case study, we performed an SWCC test of Joomunjin sand (75% relative density) to measure matric suction and volumetric water content during both the drying and wetting processes. The test revealed hysteresis behavior, whereby the water content on the wetting curve is always lower than that on the drying curve for a specific matric suction, during the wetting and drying processes. Based on the test results, SWCCs were estimated using the Brooks and Corey, van Genuchten, and Fredlund and Xing models. The van Genuchten model performed best for the given soil conditions, as it yielded the highest coefficient of determination.
Hydraulic conductivity is the rate of water flux on hydraulic gradient. The van Genuchten Mualem (VGM) model is frequently used for describing unsaturated state of soils, that is composed with the function of soil water potential and soil water content and requests various parameters. This study is to get the value of VGM parameters used Rosetta computer program based on neural network analysis method and to calculate VGM parameters. VGM parameters included Ko(effective saturated hydraulic conductivity), ${\theta}r$(residual soil water content), ${\theta}s$(saturated soil water content), L, n and m. The unsaturated hydraulic conductivity at 10 kPa was calculated by using Rosetta program. Unsaturated hydraulic conductivities of 17 soil series at 1, 3, 5, 7 kPa were also obtained by applying saturated hydraulic conductivity by disk tension infiltrometer based on Gardner and Wooding's equation. Water flow at the water potential of 3 kPa was very low except Namgye, Hagog, Baegsan, Sangju, Seogcheon, Yesan soil series. Unsaturated hydraulic conductivity at 1 kPa showed the highest value for Samgag soil series and was in order of Yesan, Hwabong, Hagog and Baegsan soil series. Those of Gacheon, Seocheon and Ugog soil series were very low. When the value by VGM was compared with the value by disc tension infiltrometer, there was a tendency with exponential function to soils without gravel but there was no tendency to soils including gravel. Conclusively, it would be limited that VGM model for unsaturated hydraulic conductivity analysis applies to Korean agricultural land including gravel and having steep slope, shallow soil depth.
The water retention function which has the hysteresis phenomena is required to analyze the Richards equation which is a governing equation of the unsaturated flow, and its hysteresis phenomena has influence upon the characteristics of the unsaturated flow. The accuracy of the published hysteresis models is compared by using experimental data of the water retention function. The apparatus to experiment the hysteresis phenomena on the soil is developed, and experimental data for the main wetting process and the main drying process of the water retention function are obtained. The parameters of the van Genuchten equation are calibrated by using experimentally obtained data. As a result of the comparison of the selected hysteresis models which simulate the main drying curve from the main wetting curve, the Model I-1(Mualem) overestimates and the Model II-1(Mualem) underestimates but the Model III-2(Park and Sonu) similarly estimates the experimental data of the main drying curve.
The shear strength of unsaturated soils, a research hotspot in geotechnical engineering, has great guiding significance for geotechnical engineering design. Although kinds of calculation models for the shear strength of unsaturated soil have been put forward by predecessors, there is still need for new models to extensively consider the nonlinear variation of shear strength, particularly for the nonlinear effect of the net normal stress on the shear strength of unsaturated soil. Here, the shear strength of unsaturated soils is explored to study the nonlinear effects of net normal stress with the introduction of a general nonlinear Mohr-Coulomb (M-C) strength criterion, and the relationship between the matric suction (or suction stress) and degree of saturation (DOS) constructed by the soil-water characteristics curve (SWCC) of van Genuchten is also applied for unsaturated soil. Then, two calculation models (i.e., an envelope shell model and an effective stress model) are established for the shear strength of unsaturated soils under the nonlinear strength theory. In these two models, the curve of the shear strength of unsaturated soils versus the net normal stress exhibits a tendency to gently. Moreover, the proposed formulas have flexibility and convenience with five parameters (for the effective stress model) or six parameters (for the envelope shell model), which are from the M-C strength parameters of the saturated soil and fitting parameters of SWCC of van Genuchten. Thereafter, by comparison with the classical theory of the shear strength of unsaturated soils from some actual cases, the rationality and accuracy of the present models were verified.
To investigate the effect of spatial variability on hydraulic properties of unsaturated soils, a numerical model is set up which can simulate seepage process in an unsaturated heterogeneous soil. The unsaturated heterogeneous soil is composed of matrix sand embedded with a small proportion of clay for simulating the heterogeneity. Soil-water characteristic curve and unsaturated hydraulic conductivity curve of the unsaturated soil are expressed by Van Genuchten model. Hydraulic parameters of the matrix sand are considered as random fields. Different autocorrelation lengths (ACLs) of hydraulic parameter of the matrix sand and different proportions of clay are assumed to investigate the influence of spatial variability on the equivalent hydraulic properties of the heterogeneous soil. Four model sizes are used in the numerical experiments to investigate the influence of scale effects and to determine the sizes of representative volume element (RVE) in the numerical simulations. Through a number of Monte Carlo simulations of unsaturated seepage analysis, the means and the coefficients of variations (COVs) of the equivalent hydraulic parameters of the heterogeneous soil are calculated. Simulations show that the ACL and model size has little influence on the means of the equivalent hydraulic parameters, but they have a large influence on the COVs of the equivalent hydraulic parameters. The size of an RVE is mainly affected by the ACL and the proportion of heterogeneity. The influence of spatial variability on the hydraulic parameters of the heterogeneous unsaturated soil can be used as a guidance for geotechnical reliability analysis and design related to unsaturated soils.
A geological repository has been considered as an option for the disposal of high-level radioactive waste (HLW). The HLW is disposed in a host rock at a depth of 500~1,000 meters below the ground surface based on the concept of engineered barrier system (EBS). The EBS is composed of a disposal canister, buffer material, backfill material, and gap-filling material. The compacted bentonite buffer is very important since it can restrain the release of radionuclide and protect the canister from the inflow of ground water. The saturation of the buffer decreases because high temperature in a disposal canister is released into the surrounding buffer material, but saturation of the buffer increases because of the inflow of ground water. The unsaturated properties of the buffer are critical input parameters for the entire safety assessment of the engineered barrier system. In Korea, Gyeongju bentonite can be considered as a candidate buffer material, but there are few test results of the unsaturated properties considering temperature variation. Therefore, this paper conducted experiment of soil-water characteristic curve for the Gyeongju compacted bentonite considering temperature variation under a constant water content condition. The relative error showed approximately 2% between test results and modified van-Genuchten model values.
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
/
v.57
no.3
/
pp.41-54
/
2015
시간-면적 기법을 이용해 유역의 수문과정을 묘사하는 분산형 (distributed) 연속 (continuous) 강우유출모형인 HYSTAR의 거동특성과 주요 매개변수에 대한 민감도를 분석하였다. 유역의 수문조건에 따른 모형거동의 변화를 분석하기 위해 연속되는 4개의 개별 강우사상에 대한 민감도를 조사하고 비교하였다. 또한, 매개변수의 상호작용이 민감도 분석결과에 미치는 영향을 파악하기 위해 두 가지 서로 다른 기법 (one-factor-at-a-time 과 all-factor-at-a-time 방법)을 이용하여 산정된 민감도를 비교하였다. 분석결과, 모형의 직접유출량, 첨두유량 및 도달시간 모의결과는 유출곡선번호 (curve number)에 가장 민감하게 반응하는 것으로 나타났으며, 토양의 깊이, van Genuchten 식의 매개변수, 작물계수에 큰 영향을 받았다. 한편, 모의된 기저유출량은 토양의 깊이를 비롯하여 van Genuchten 식의 매개변수, 작물계수 (crop coefficient), 이방성계수 (anisotropic coefficient), 유출곡선번호의 변화에 민감하였다. 매개변수에 대한 민감도는 분석에 이용된 강우사상에 따라 다르게 나타났으며, 유역의 토양수분조건에 따라 다르게 거동하는 모형의 중요한 특성을 잘 반영하였다. 두 가지 서로 다른 기법을 이용한 민감도 분석결과는 모의된 직접유출량 및 기저유출량의 변화가 매개변수의 상호작용에 의해 제한될 수 있음을 보여 주었다. 본 연구는 HYSTAR 모형의 매개변수에 대한 민감도 분석을 통해서 해당 모형의 거동을 정량적으로 보여주었고, 이를 통해 모형의 건전성 (soundness)을 입증할 수 있는 하나의 근거를 제시하였다. 본 연구결과는 향후 HYSTAR 모형을 이용한 수문분석 시 보정을 위한 매개변수 선정에 활용될 수 있을 것으로 사료된다. 또한, 본 연구결과에서 나타난 민감도의 수문조건 (또는 선정된 강우사상)에 대한 의존성은 연속유출 모형의 민감도 분석을 위한 강우 사상 선정 및 민감도 분석결과의 해석에 유용한 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.