This paper studies the time-dependent behaviors of tunnel and surrounding ground due to tunnel deterioration. In the first part, the literature on deterioration characteristics of tunnels was reviewed. In the second part, a numerical analysis was performed to investigate the behavior of concrete lining on the typical section of Korean high-speed rail tunnel (weathered rock) after determination of input variables related to deterioration impact. The result shows that the settlement at the crown of tunnel and surface ground increased up to 7.0% and 30.2% of the total settlements during construction stage, respectively, and the internal convergence reduction of 9.0 mm for concrete linings was generated within 30 years after completion of tunnel construction. Also the loosening height increased up to 2.55 times of tunnel height within 50 years, which is higher than that of Terzaghi's recommendation on ultimate state. Due to this process of extending zones, it is found that additional loads were applied to concrete lining with the axial stress about 3.20~3.66 MPa, which accelerates tunnel deterioration. Finally the quantitative design approach to evaluate time-dependent behavior of lining and surrounding ground due to tunnel deterioration was proposed.
As the human demand or desire on brand new systems otherwise equipped with new functions grows drastically, so does the complexity of the systems. With this trend, the systems are becoming bigger in scale and at the same time the safety requirements are more stringent in the development. Typical systems examples in such a situation may include high-speed railway systems, aero and space systems, marine systems, etc. Failure of those systems can cause serious damages on both the human being and wealth with social infrastructure. As such, it is quite necessary to ensure that the safety requirements be satisfied in the system development. To achieve this need, there could be a lot of solutions to take. In this paper, regarding safety, a special attention is given to the verification phase process, which is one of the intermediate phases of whole systems development process. More specifically, the ultimate concern is placed on how to carry out the design verification while ensuring the safety requirements. To do so, some improvements in the verification phase were proposed first. Then, the outcomes were combined with the systems safety process by generating an integrated process model to reach the goal. As a case study, application to a railway system was discussed, where strict safety requirements are usually necessary. It would be expected that the potential likelihood of failure with rail systems could be reduced if the results obtained are used effectively with some enhancement from further study.
Kim, Youngseok;Yoon, Yeonjoo;Back, Inchul;Ryu, Youngtae;Han, Hyunsu;Hwang, Ankyu;Kang, Hyungseok;Lee, Jongwoo
Journal of the Korean Society for Railway
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v.20
no.2
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pp.223-233
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2017
The railway turnout system is one of the most important systems that set train routes. Turnout system integrity should be guaranteed for robust train operation. To diagnose the turnout system status, LVDT and accelerometers are installed on a turnout system in a high speed line. The LVDT and accelerometers produce signals containing physical meaning of the turnout systems. The LVDT produces the displacement of the rail gauge and vibration when point moving or a train passes on turnout systems and the accelerometer produces impact forces induced by wheel sets. We performed data extraction from the measured signals and parameterized the extracted signals into meaningful quantities. The parameters are used for classifying whether the turnout status is normal. We proposed two methods for the classification, one uses probabilistic distribution and the other artificial neuron networks. The probabilistic distribution is used for the parameter being classified by the quantities and the artificial neuron networks for the form classification. Finally, we show how to learn the normal status of a turnout system.
The construction of high speed railways and improvement projects of for conventional railways require straight railway lines of railway, which leads to an increase of bridge and tunnel construction. Transition zones in railways means that the track support stiffness is variedvaries in over short ranges. Sspecial attention is required in theose transition zones since because instability of train running in train and irregularities of track irregularities are can frequently occurred. Typical transition zones are between bridges and earthworks and between tunnels and earthworks. On In a transition zone, a bridge abutment transition zone has many problems in with various causes. In this paper, fundamental problems of bridge abutment transition zones is are analyzed to enhance the understanding about of bridge abutment transition zones. Suggestions for improving problems in the transition zones are proposed.
Backfill materials of rail abutment were commonly composed with cement treated aggregate, general aggregate and soil. The friction angle of cement treated aggregate increased up to $40^{\circ}$ or more due to strength enhancement. However, $30^{\circ}{\sim}35^{\circ}$ of friction angle was typically applied for in-situ condition. This phenomenon could cause over-designing, therefore, it is essential to determine reasonable material properties of cemented treated aggregate. In this study, a series of CBR tests and circular model tests have been conducted for cement treated aggregate, while changing cement mixing ratio. Based on test results, characteristics of settlement and strength have been analyzed quantitatively. The settlement of cement treated aggregate decreased with the number of cyclic loading and aging period. In addition, The strength increment ratio in CBR test increased up to 13~16 times at 28 days aging.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.14
no.1
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pp.445-453
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2013
This paper was calculated the earthquake load using ELFP(Equivalent Lateral Force Procedure) and RSA(Response Spectrum Analysis) for PSC Box Girder representative bridges by the Phase of KTX designed by ELFP and verified the difference of these analyses. It have been modeled 3 dimensional FE model of 5 bridges using a commercial FEM program for the comparison of these analyses using a commercial FEM program and were compared the earthquake load. It has been to confirm the increase of the difference ELFP of RSA calculated to seismic ground acceleration according to the ground condition and natural period. It is mean that the necessity of seismic reinforcement due to the application of a larger of earthquake load than designed earthquake load form the seismic performance evaluation result according to the difference of calculated earthquake loads.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.61
no.7
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pp.1069-1076
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2012
We use largely two methods, how to control the noise of the KTX, they are the passive noise control method and the active noise control method. The passive noise control has been used in a variety of ways since the KTX opening day, but lately it has shown the technical limitations by being dropped sharply. So, it is getting important to conduct the research about ANC that is able to reduce the ambient noise when the environmental-factor changes and be installed easily. To reduce a three-dimensional closed-space sound field like a car of a high-speed rail is hard to do using single channel ANC control system. Therefore we have to model the paths of the noise exactly for reducing the noise. And the control speakers and the error mics should be designed for optimal position. In this paper, we designed the transfer functions for modeling the noise paths under the influence of the distance between control speakers & error mics and primary noise speaker in TEST-BED where there is modeled as actual interior of KTX. We have made the modeling and the simulations of interior environment of KTX car by using three frequency bands of 120Hz, 280Hz, 360Hz. After the modeling, we compared the performance of active noise control and also we analyzed what to affect with difference in distance. After comparing of the performance using Pure Tone 120Hz, 280Hz, 360Hz at each modeling and then we simulated ANC for KTX's interior noise which we measured really and analyzed.
The Journal of the Convergence on Culture Technology
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v.5
no.4
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pp.401-406
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2019
The three-dimensional precision numerical analysis was performed using the finite element model applied with the railway track model consisting of rails, sleepers, and track elastic springs(ballast, rail pad). As a result of analyzing the track deformation level of the existing tracks due to the excavation work adjacent to the railway facilities, it was found that the track irregularity evaluation criteria (allowed values) of both conventional and high-speed railways lines were satisfied. Based on the numerical analysis using the track model, it was analyzed that the results of the prediction of the track irregularity due to the excavation work and the level of the track deformation occurring at the actual site could be approximated as closely as possible.
The lapse of time may cause in the slope structure various deterioration phenomenon progresses in the ground of slope, and collapse due to deterioration of strength, resulting in a decrease in the service life. The approach to slope stability due to the ground deterioration is a different concept from the existing limit equilibrium analysis, which is limited to the physical characteristics and geometrical structure of ground. In this study, we conducted a comparative analysis of various literature studies related to the slope failure characteristics and behaviors to presented the optimal formulas for shear strength reduction, such as the exponential function, the logarithmic function and the inverse hyperbolic function. And then a case study was performed on cut slope of Gyeongbu High Speed Rail construction site along the Yangsan fault zone, where the slope failure of shale layer vulnerable to deterioration occurred. As a result, it was confirmed that landslide occurred due to reduction of shear strength by deterioration, as safety factor is approx. 1.0 at the time when the slope failure occurred. Based on the comprehensive case study, as a quantitative approach to the evaluation of slope stability due to deterioration of ground, finally we propose a method for evaluating slope stability with optimal strength reduction curves.
Since 1964, HSR, which was opened in Japan, has had a hoge impact on the world. Historically, HSR has similar characteristics to the Roman Road, which promoted rapid movement and hada great influence on international society as transport infrastructure. Recently the development of HSR has become more rapid because of economic, environmental and external cost concern, emphasizing Environmentally Sustainable Transport(EST). In particular, the external cost has become more important factor for justifying HSR. The successful factors of HSR are high demand and cost minimal construction costs. There are two successful HSR models, the Japanese and the French. The former operates based on high demand oriented and the latter focuses on its minimizing costs. The demand orientated model means HSR carries over 100,000 passengers per day as in Japan and Far East Asian countries. The cost minimized model focuses on lower operation and construction costs as in France. In particular, Germany carries both passengers and freight on HSR. The construction costs in Germany are in between those of Japan and France. In future, Korea, Taiwan and China HSR will follow Japan's successful model because of high population density and concentration of economic activity along railway lines. This paper supports Vickerman's argument that HSR is justified where there is a demand of between 12 million and 15 million railway passenger a year(about 40thousand persons/day) between two urban center. This will be shown in the future in Korea, in Taiwan and China. Finally, this paper reviews that HSR activates at 250km/h for dedicated new lines and 200km/h for upgraded lines. In particular, it is successful in area of high population density and cost minimizing technology.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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