불포화특성함수 Home > SoilWorks > 침투(Seepage) > 경계조건/해석 > 경계 > 불포화특성함수

항목	내용
기능	불포화특성함수를 정의하는 기능입니다.
적용모듈	터널   사면   침투   기초   동해석   압밀
호출	메인메뉴 : 경계조건 & 해석 > 경계 > 불포화특성함수 Command : UNSATURATEDPROPFUNCIST"을 입력합니다.

불포화 특성함수 정의

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데이터베이스

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불포화특성함수 정의

• 함수이름
  • 함수의 이름을 입력합니다.
• 스케일팩터
  • 함수값의 증감계수를 입력합니다.
• 투수 그래프 옵션
  • 투수계수 그래프의 옵션을 설정합니다.
  • 그래프를 축방향별로 대수척도(log Scale)로 표현할 것인지 여부를 지정합니다.
• 함수비 그래프 옵션
  • 함수비 그래프의 옵션을 설정합니다.
  • 그래프를 축방향별로 대수척도(log Scale)로 표현할 것인지 여부를 지정합니다.

• 함수종류

  • 함수를 지정하는 방식은 침투계수의 비선형 방정식과 체적함수율 비선형 관계식을 각각 따로 입력하는 방식, 침투계수의 비선형함수와 체적함수율(포화도)의 비선형 관계식을 동시에 입력하는 방식을 채택하고 있습니다.

  • (1) 투수함수/함수비함수

    

    • 투수함수 데이터

      • 투수계수 함수를 정의합니다.

      • 함수종류

        • 투수계수 함수를 선택합니다.

        • 가드너(Gardner) 계수

          \[ R_K = \frac{1}{1 + a|h|^n} \]

          • \(R_K\): 투수계수비 (\(h\)의 증가에 따른 투수계수 / \(h=0\) 일 때의 투수계수)
          • \(a, n\): 상수

        • 프론탈(Frontal) 함수

          \[ R_k = \begin{cases} 1 & \text{if } & H = 0 \\ (R_{k0} - 1)\dfrac{H}{H_0} + 1\phi & \text{if } & 0 < H < H_0 \\ R_{k0} & \text{if } & H \ge H_0 \end{cases} \]

          • \(R_k\) (K 비): 투수계수비 (\(h\)의 증가에 따른 투수계수 / \(h=0\) 일 때의 투수계수)
          • \(H_0\): 투수계수가 더이상 감소하지 않을 때의 수두

        • Van Genuchten 함수

          \[ R_k = \frac{[1 - (ah)^{n-1} \cdot \{1 + (ah)^n\}^{-m}]^2}{[1 + (ah)^n]^{m/2}} \]

          • \(R_k\): 투수계수비 (\(h\)의 증가에 따른 투수계수 / \(h=0\) 일 때의 투수계수)
          • \(a, n, m\): 상수

    • 함수비함수 데이터

      • 함수비 함수를 정의합니다.

      • 함수종류

        • 함수비 함수를 선택합니다.

        • Van Genuchten

          \[ \theta_w = \theta_r + \frac{\theta_s - \theta_r}{[1 + (ah)^n]^m} \]

          • \(\theta_w\): 체적 함수비
          • \(\theta_r\): 잔여체적함수비
          • \(\theta_s\): 포화체적함수비
          • \(a, n, m\): 상수

        • 사용자정의

          • 간극압에 따른 함수비 변화를 사용자가 직접 정의합니다.
          • 압력하중
            • 간극수압을 입력합니다.
            • SoilWorks에서는 음의 간극수압의 절대값을 취해 양의 값으로 입력해야 합니다.
          • 함수비
            • 간극수압에 대응되는 함수비를 입력합니다.

          • Mv(체적압축계수)

            
            • 압력하중-함수비 그래프의 음의 압력하중(양의 간극수압) 범위의 기울기를 뜻합니다.
            • (a) Mv를 체크하지 않은 경우 양의 압력하중의 첫번째 구간 기울기를 음의 압력하중 구간의 기울기로 사용합니다.
            • (b) Mv를 체크하고 값을 입력하는 경우 사용자가 입력한 값을 음의 압력하중 구간의 기울기로 사용합니다.
            • 이 때 그래프 상의 기울기 값은 음(-)의 값이지만, 대화창에는 절대값으로 입력합니다.
            • 일반적으로 음의 압력하중 구간의 기울기는 매우 작기 때문에 기본 설정 값은 ‘0’ 입니다.

  • (2) 압력수두-체적함수율-투수계수비 / 압력수두-포화도-투수계수비

    

지반종류

• SoilWorks에서는 사용자가 선택하는 지반종류에 따라 탭을 클릭하여 그 해석에 필요한 재료 데이터를 한 눈에 알 수 있도록 구성되어 있습니다.
• 따라서 사용자는 앞으로 할 분석 유형의 함수종류를 선택하고 대화 상자에서 필요한 항목을 입력하는 것만으로 필요한 모든 정보를 입력할 수 있습니다.

투수계수비 K 계산 방법

• 사용자가 지정한 토질종류/입력값에 따라 계산된 투수계수비(K)의 값을 사용합니다.
  • 불포화특성 정의 대화창에서 토질종류를 선택하거나 사용자가 직접 입력합니다.
  • 침투류 계산시(비정상류의 경우)에는 단계마다 요소별로 (-) 압력수두를 계산한 후 상대투수계수를 갱신합니다.

참고사항

• 침투해석중 지반을 포화상태로 가정하는 정상류해석의 경우 불포화특성을 적용하여도 해석에 반영되지 않습니다.
• 반면에 시간에 따른 침투결과를 검토하는 비정상류 해석에서는 지반의 불포화특성을 반드시 고려해야 합니다.
• 또한, 실제 지반은 포화상태보다는 대부분 일정비율의 공기를 함유하고 있는 불포화 상태이기 때문에, 보다 현실적인 해석결과 검토를 위해서는 불포화 특성이 고려된 비정상류 해석을 수행해야 합니다.