해석종류 Home > GTS NX > 해석 > 해석케이스 > 추가 > 침투해석

침투해석

• 침투해석은 크게 정상류 해석(steady state analysis)과 비정상류 해석(transient analysis)으로 분류할 수 있습니다.

• 정상류 해석은 지반 내부 및 외부의 경계조건이 시간에 따라 변화하지 않는 경우의 해석입니다. 그러므로 해석영역에 존재하는 유입량과 유출량이 언제나 일치합니다. 반면에 비정상류 해석(transient analysis)에서는 정상상태 경계조건을 적용하더라도 시간차에 의해 유입량과 유출량이 다르게 나타날 수 있습니다.

• 지하수가 스며들 수 있는 투수성의 지반영역(aquifer)이 존재하고 영역의 경계에 수두차(head difference) 또는 유량(flux)이 존재하면 지하수의 침투 현상이 발생합니다.

• 침투류(seepage flow)는 지반 내부의 토립자 사이의 빈 공간으로 연결된 수로를 따라 흐릅니다. 이 흐름은 Darcy의 법칙을 따릅니다. 이에 의하면 정상류 조건에서 흙의 체적을 통과하는 침투유량은 투수계수에 동수경사 및 단면적을 곱한 것과 같습니다. Darcy 이론은 원래 포화영역에서 출발하지만 불포화영역까지 적용이 가능합니다.

• 불포화영역이란, 완전 건조상태에서 거의 포화상태에 가까운 상태까지를 포괄합니다. 포화도가 100% 미만으로 감소함에 따라 토립자 사이의 빈 공간에는 물 외에 공기방울이 존재하게 되고, 포화도가 아주 낮은 경우에는 물방울이 오목한 표면형태로 토립자 사이에 붙어있습니다.

• 포화도가 감소함에 따라 간극수압은 표면장력의 영향으로 점차 인장상태로 발전하게 되는데, 이 때문에 음(-)의 간극수압(negative pore pressure)을 흡입압 (suction pressure)으로 표현하기도 합니다. 대부분의 경우, 포화도가 떨어질 수록 흡입압은 증가합니다.

• 비정상류 해석(transient analysis)은 지반 내부 또는 외부의 경계조건이 시간에 따라 변화하는 경우의 해석입니다.

• 비정상류 해석이 정상류 해석과 다른 점은 경계조건이 시간에 따라 변화하는 점과 체적함수비(volumetric water content)가 필요하다는 점입니다. 지하수위가 상승 또는 하강하는 경우, 상승속도 및 하강속도와 밀접한 영향 요소로 불포화영역의 함수비와 공극률 등이 필요합니다.

• 흙 댐이 완전히 건조한 상태에서 담수(water filling of reservoir)를 시작하는 경우와 어느 정도 함수비를 갖는 상태에서 담수를 하는 경우를 비교하면, 제체 내부의 침투가 정상상태에까지 도달하는 시간에는 현저한 차이가 있습니다. 따라서, 비정상류 해석을 통해 제체 내부가 포화상태에 이르는 시간을 예측하거나, 포화상태 일때와 결과 비교를 통해 보다 경제적인 설계변수를 도출 할 수 있습니다.