투수계수

투수계수의 정의

투수계수는 흙이 물을 통과시키는 용이성을 나타내는 값이다.

Darcy 법칙에서 투수계수는 단위 동수경사일 때 흐르는 단위 면적당 유속이다.

단위는 cm/s를 쓴다. 모래는 값이 크고 점토는 10⁻⁸cm/s 이하로 매우 작다.

Darcy 법칙과 유량

흙 속 층류 흐름에서 유속은 동수경사에 비례한다. 이를 Darcy 법칙이라 한다.

동수경사는 수두차 Δh를 흐름 길이 L로 나눈 값이며 무차원이다.

따라서 유량은 Q = k i A로 구하며, A는 흐름 직각 단면적이다.

실내 투수시험의 구분

실내 투수시험은 수위를 주는 방식에 따라 정수위와 변수위 시험으로 나뉜다.

사질토처럼 투수성이 큰 흙은 정수위 시험, 점성토처럼 투수성이 작은 흙은 변수위 시험을 쓴다.

정수위는 일정 시간의 유출량 Q를, 변수위는 수위가 내려가는 시간 t를 잰다.

온도 보정과 다짐 계산

측정 온도가 15℃와 다르면 투수계수를 15℃ 기준으로 보정한다.

점성계수 비 μT/μ15를 곱해 15℃ 값을 얻는다. 온도가 높으면 비가 1보다 커진다.

다짐 전 간극비는 0.723, 다짐 후 간극비는 0.587로 줄어든다.

카만-코젠 관계로 구한 비는 0.580이고, k2는 0.14에 이 비를 곱해 얻는다.

다짐 후 투수계수가 커지는지 작아지는지 직접 풀어 보자.

실내 시험의 한계와 보완

실내 투수시험은 시료 교란과 불완전 포화 때문에 신뢰도가 떨어진다.

그래서 불교란 시료를 쓰고 포화도를 기록하며 현장 양수시험을 병행한다.

암반에서는 균열 분포가 지배하므로 투수계수 대신 루전값을 쓴다.

루전 시험은 천공 구간에 일정 압력으로 주입해 단위 길이당 주입량을 잰다.

정리와 직접 풀기

투수계수는 단위 동수경사에서 단위 면적을 흐르는 유속으로 정의된다.

영향요인은 입경, 간극비, 포화도, 흙 구조, 유체 점성을 모두 제시한다.

시험은 사질토 정수위, 점성토 변수위로 구분하고 측정값은 15℃로 보정한다.