Employing non-associated flow rule and Power-Law failure criterion, the failure mechanisms of tunnel roof in homogeneous and layered soils are studied in present analysis. From the viewpoint of energy, limit analysis upper bound theorem and variation principle are introduced to study the influence of dilatancy on the collapse mechanism of rectangular tunnel considering effects of supporting force and seepage force. Through calculation, the collapsing curve expressions of rectangular tunnel which are excavated in homogeneous soil and layered soils respectively are derived. The accuracy of this work is verified by comparing with the existing research results. The collapsing surface shapes with different dilatancy coefficients are draw out and the influence of dilatancy coefficient on possible collapsing range is analyzed. The results show that, in homogeneous soil, the potential collapsing range decreases with the decrease of the dilatancy coefficient. In layered soils, the total height and the width on the layered position of possible collapsing block increase and the width of the falling block on tunnel roof decrease when only the upper soil's dilatancy coefficient decrease. When only the lower soil's dilatancy coefficient decrease or both layers' dilatancy coefficients decrease, the range of the potential collapsing block reduces.
This research investigated the nonlinear compressibility, permeability, the yielding due to structural degradation and their effects on consolidation behavior of structured soft soils. Based on oedometer and hydraulic conductivity test results of natural and reconstituted soft clays, linear log (1+e) ~ $log\;{\sigma}^{\prime}$ and log (1+e) ~ $log\;k_v$ relationships were developed to capture the variations in compressibility and permeability, and the yield stress ratio (YSR) was introduced to characterize the soil structure of natural soft clay. Semi-analytical solutions for one-dimensional consolidation of soft clay under time-dependent loading incorporating the effects of soil nonlinearity and soil structure were proposed. The semi-analytical solutions were verified against field measurements of a well-documented test embankment and they can give better accuracy in prediction of excess pore pressure compared to the predictions using the existing analytical solutions. Additionally, parametric studies were conducted to analyze the effects of YSR, compression index (${\lambda}_r$ and ${\lambda}_c$), and permeability index (${\eta}_k$) on the consolidation behavior of structured soft clays. The magnitude of the difference between degree of consolidation based on excess pore pressure ($U_p$) and that based on strain ($U_s$) depends on YSR. The parameter ${\lambda}_c/{\eta}_k$ plays a significant role in predicting consolidation behavior.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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2004.10a
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pp.112-115
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2004
An analytical study is conducted using the Galerkin technique to determine the behaviour of thin fibre-reinforced composite pipes under soil pressure. Geometric nonlinearity and material linearity are assumed. It is assumed that the vertical and lateral soil pressures are proportional to the depth and the lateral displacement of the pipe respectively. It is also assumed that the radial shear stress is negligible because the ratio of the thickness to the radius of the pipe is very small. The calculation results are compared with the finite element analysis result.
In this paper, the dynamic behavior for a group of transmission towers linked together through electrical wires and subjected to a strong ground motion will be investigated in detail. In performing the seismic analysis, the wires and the towers concerned are modeled, respectively, by using the efficient cable elements and the 3-D beam elements both considering geometric nonlinearities. In addition, to enhance the reliability and applicability of analytical outcome, a sophisticated soil-structure interaction model will be utilized in analyses. The strength capacities and the fracture occurrences for the main members of the tower are examined with the employment of the appropriate strength interaction equations. It is expected that by aid of this investigation, those who are engaged in code constitution or in practical designing of transmission towers may gain a better insight into the roles played by the interaction force between towers and wires and by the configurations of transmission lines under strong earthquake.
Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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2003.09a
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pp.123-127
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2003
Changes in pyrene partitioning due to mineral surface adsorptive fractionation processes of humic substances (HS) were examined in model environmental systems. For purified Aldrich humic acid(PAHA), carbon-normalized pyrene binding coefficients ( $K_{oc}$ ) for the residual (i.e., nonadsorbed and dissolved) PAHA components were different from the original dissolved PAHA $K_{oc}$ , value prior to contact with mineral suspensions. A positive correlation between the extent of pyrene binding and weight-average molecular weight (M $W_{w}$) of residual PAHA components was observed, which appeared to be unaffected by the specific mineral adsorbents use and fractionation mechanisms. A similar positive correlation was not observed with the adsorbed PAHA components, suggesting that conformational changes occurred for the mineral-associated components upon adsorption. Nonlinear pyrene sorption to mineral-associated PAHA was observed, and the degree of nonlinearity is hypothesized to be dependent on adsorptive fractionation effects and/or structural rearrangement of the adsorbed PAHA components.s.
Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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v.8
no.2
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pp.97-103
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2008
Determination of stress-strain relationship in torsional tests is complicated due to nonuniform stress-strain variation occurring linearly with the radius in a soil specimen in torsion. The equivalent radius approach is adequate when calculating strain at low to intermediate strains, however, the approach is less accurate when performing the test at higher strain levels. The modified equivalent radius approach was developed to account for the problem more precisely. This approach was extended to generate the plots of equivalent radius ratio versus strain using modified hyperbolic and Ramberg-Osgood models. Results showed the effects of soil nonlinearity on the equivalent radius ratio curves were observed. Curve fitting was also performed to find the stress-strain relationship by fitting the theoretical torque-rotation relationship to measured torque-rotation relationship.
Proceedings of the Earthquake Engineering Society of Korea Conference
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2003.09a
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pp.376-383
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2003
For more rational and economical seismic design of long span bridges, it is essential to include in the analysis the effects of multiple input motions and structural or soil nonlinearity which are not considered in the current design practice. In this paper, the effects of these factors on the seismic behavior of long span bridges are studied. First, for the effect of multiple input motions, we take into account the differences in arrival times of seismic waves. To consider nonlinear soil properties we utilize SHAKE which is based on the equivalent linearization method. As a numerical example, a cable-stayed bridge is modelled using the analytical procedures described above. It is shown from the results that the these factors influence the seismic response of the bridge significantly and should never be neglected in design.
Woo, Kwang S.;Lee, Dong W.;Yang, Seung H.;Ahn, Jae S.
Geomechanics and Engineering
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v.15
no.5
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pp.1101-1111
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2018
This study aims to present accurate soil modeling and validation of a single roadside guardrail post as well as a single concrete pile installed near cut slopes or compacted sloping embankment. The conventional Winkler's elastic spring model and p-y curve approach for horizontal ground cannot directly be applied to sloping ground where ultimate soil resistance is significantly dependent on ground inclination. In this study, both grid-based 3-D FE model and particle-based SPH (smoothed particle hydrodynamics) model available in LS-DYNA have been adopted to predict the static behavior of a laterally loaded guardrail post. The SPH model has potential to eliminate any artificial soil stiffness due to the deterioration of the node-connected Lagrangian soil mesh. For this purpose, this study comprises two parts. Firstly, only 3-D FE modeling has been tested to show the numerical validity for a single concrete pile in sloping ground using Mohr-Coulomb material. However, this material option cannot be implemented for SPH elements. Nevertheless, Mohr-Coulomb model has been used since this material model requires six input soil data that can be obtained from the comparative papers in literatures. Secondly, this work is extended to compute the lateral resistance of a guardrail post located near the slope using the hybrid approach that combines Lagrange FE elements and SPH elements by the suitable node-merging option provided by LS-DYNA. For this analysis, the FHWA soil material developed for application to road-base soils has been used and also allows the application of SPH element.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.10
no.1
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pp.37-45
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1990
An analytical procedure is proposed for the seismic analysis of a soil-structure interaction system with besemat uplift, including the effects of concurrent vertical seismic ground motion, nonlinear distribution of bearing soil pressure under the basemat, and 3-dimensional behavior of the system. The soil-structure interaction system is assumed to have rectangular-shaped basemat on elastic half-space. Nonlinearity of soil spring constants and soil damping coefficients induced by the base mat uplift is modeled by considering not only the reduction of contact area between soil and structure but also the effects of rigid body rotational motion of the superstructure, and the shift in the point of action of the resultant reaction on the basemat. Throught various parametric studies. it has been confirmed that the seismic responses of the superstructure reduce notably while response at the basemat increases considerably. The results also show that the effects of concurrent vertical ground motion. nonlinear soil pressure distribution under basemat, and 3-dimensional behavior of the system shall be included in uplift analysis in order to obtain the correct structural responses.
This paper describes a simplified numerical procedure for analyzing the response of bridge pier foundations due to riverbed scouring. A computationally efficient algorithm to analyze the behavior of a pile group is proposed by considering soil-pile, pile-cap, and pile-fluid interactions. The complex phenomenon of the pile-soil interaction is modeled by discrete nonlinear soil springs (p-y, t-z and q-z curves). The pile-cap interaction is considered by geometric configuration of the piles in a group and connectivity conditions between piles and the cap. The pile-fluid interaction is incorporated into the procedure by reducing the stiffness of the soil-pile reactions as a result of nonlinearity and degradation of the soil stiffness with river bridge scouring. Through the numerical study, it is shown that the maximum bending moment increases with increasing scour depth. Thus it is desirable to check the stability elf pile groups based on soil-pile and pile-cap interactions by considering scouring depth in the riverbed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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