Mirzaei, Zeinab;Akbarpour, Abolfazl;Khatibinia, Mohsen;Siuki, Abbas Khashei
Geomechanics and Engineering
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제9권6호
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pp.709-727
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2015
The main aim of this study is to introduce optimal design of homogeneous earth dams with oblique and horizontal drains based on particle swarm optimization (PSO) incorporating weighted least squares support vector machine (WLS-SVM). To achieve this purpose, the upstream and downstream slopes of earth dam, the length of oblique and horizontal drains and angle among the drains are considered as the design variables in the optimization problem of homogeneous earth dams. Furthermore, the seepage through dam body and the weight of dam as objective functions are minimized in the optimization process simultaneously. In the optimization procedure, the stability coefficient of the upstream and downstream slopes and the seepage through dam body as the hydraulic responses of homogeneous earth dam are required. Hence, the hydraulic responses are predicted using WLS-SVM approach. The optimal results of illustrative examples demonstrate the efficiency and computational advantages of PSO with WLS-SVM in the optimal design of homogeneous earth dams with drains.
This thesis is a result of theoretical and electrical experimental studies for the shape of Seepage on various Earth Dams. The decrement method of seepage through of water amount to earth Dam's was tested by means of experiment by the model constructed in the water tank. A study of the seepage through earth Dam's is necessary for a satisfactory of the same. An attempt was made in these investigations to study the problem of the seepage through homogeneous earth dams with filters located near the axis of the dam and filters extending in to upstream portion of the dam by the electrical analogy method. The experimental results were at variance with the graphical solution given by A Casagrande method. Some of the results were checked by relaxation method and by the circle criterion for drawing flow nets.
The soil test data of 28 earth dams, scheduled to be constructed in Kore3, were selected for this study. The safety factors of their side slops were computed using Fellenius' "slice Method" by computer. The results summarized in this study are as follows; 1. Dam sections can be easily determined by fig.10 without a time consuming trial and error calculations of assumed sections. 2. For the economical design of earth dam sections, it was found that more cohesive soil was suitable for lower dams(dam height less than 25m) and soils with a higher friction angle was better for higher dams 3. In the case that used soil materials have the same Internal friction angle, side slope increase was almost same. 4. The relationship between side slope and friction angle was found as log.S=a tan ø+b (Fig. 7) 5. The relationship between side slope and cohesion (c) was also found as log. S=a c+b (Fig. 8) 6. The change of safety factors due to the change of central core materials was very little (Table-2) 7. The decrease of safety factors according to the unit weight increase of embankment materials was negligible. 8. In general the relationship between the wet unit weight and the saturated unit weight was r sat = (rt)$^2$+0. 140. This study will contribute to the determination of economic and safe planning and designing of earth dams, embankments and cutting side slopes.
The main purpose of this paper is to investigate the effect of transient stochastic analysis on nonlinear response of earth and rock-fill dams to spatially varying ground motion. The dam models are analyzed by a stochastic finite element method based on the equivalent linear method which considers the nonlinear variation of soil shear moduli and damping ratio as a function of shear strain. The spatial variability of ground motion is taken into account with the incoherence, wave-passage and site response effects. Stationary as well as transient stochastic response analyses are performed for the considered dam types. A time dependent frequency response function is used throughout the study for transient stochastic responses. It is observed that stationarity is a reasonable assumption for earth and rock-fill dams to typical durations of strong shaking.
Continuous monitoring of dam performance is essential to earth and rockfill dams safety because it has to be guaranteed for safety during construction period of course and from initial impounding to a long term maintenance period of dam. Among the 31 dams managed by Kwater at present, the proportion of dams being over 20 years after completion of construction is 42% and it is estimated that the loss rate of monitoring devices will be increase as times. Monitoring devices would be impossible to repair since those are mostly installed in the dam body and foundation. If repairing of monitoring devices is possible, the expenditure will be expensive. Therefore reasonable decision making for abandonment, repair and alternation for loss of monitoring devices would be needed through the establishment of key instrument for earth and rockfill dam safety. In this study the process of monitoring for safety were modeled by failure modes of dams, adverse conditions related to failure mode, indicators of adverse condition and monitoring devices The relationship between failure mode and monitoring devices were systematically analyzed and established and evaluation technique for qualifying the importance of monitoring devices were presented.
Seismic vulnerability assessment is a useful tool for rational safety analysis and planning of large and complex structural systems; it can deal with the effects of uncertainties on the performance of significant structural systems. In this study, an efficient dynamic reliability approach, probability density evolution methodology (PDEM), is proposed for seismic vulnerability analysis of earth dams. The PDEM provides the failure probability of different limit states for various levels of ground motion intensity as well as the mean value, standard deviation and probability density function of the performance metric of the earth dam. Combining the seismic reliability with three different performance levels related to the displacement of the earth dam, the seismic fragility curves are constructed without them being limited to a specific functional form. Furthermore, considering the seismic fragility analysis is a significant procedure in the seismic probabilistic risk assessment of structures, the seismic vulnerability results obtained by the dynamic reliability approach are combined with the results of probabilistic seismic hazard and seismic loss analysis to present and address the PDEM-based seismic probabilistic risk assessment framework by a simulated case study of an earth dam.
Structural design of the vertical displacements and shear strains in the earth fill (EF) dams has great importance in the structural engineering problems. Moreover, far fault earthquakes have significant seismic effects on seismic damage performance of EF dams like the near fault earthquakes. For this reason, three dimensional (3D) earthquake damage performance of Oroville dam is assessed considering different far-fault ground motions in this study. Oroville Dam was built in United States of America-California and its height is 234.7 m (770 ft.). 3D model of Oroville dam is modelled using FLAC3D software based on finite difference approach. In order to represent interaction condition between discrete surfaces, special interface elements are used between dam body and foundation. Non-reflecting seismic boundary conditions (free field and quiet) are defined to the main surfaces of the dam for the nonlinear seismic analyses. 6 different far-fault ground motions are taken into account for the full reservoir condition of Oroville dam. According to nonlinear seismic analysis results, the effects of far-fault ground motions on the nonlinear seismic settlement and shear strain behaviour of Oroville EF dam are determined and evaluated in detail. It is clearly seen that far-fault earthquakes have very significant seismic effects on the settlement-shear strain behaviour of EF dams and these earthquakes create vital important seismic damages on the swelling behaviour of dam body surface. Moreover, it is proposed that far-fault ground motions should not be ignored while modelling EF dams.
삼랑진에 위치한 삼랑진양수발전 상.하부댐의 댐마루에 시공 후 종방향 균열이 발생하였다. 이 댐들은 전력을 생산하기 위한 양수발전댐으로 상부댐과 하부댐으로 구성되어 있으며, 매일 10m이상의 수위변화를 받아왔다. 본 논문은 이들 댐중 상부댐에 발생한 종방향 균열의 원인을 찾는데 있다. 균열의 주요 원인은 수위변동으로 인한 것으로 판단되었으며, 이를 검토하기 위해 hyperbolic model을 이용한 수치해석을 수행하였다. 수치해석을 위한 입력자료를 얻기 위해 심벽재료와 사석재료에 대해 일련의 삼축압축시험을 수행하였다. 또한 수위변동으로 인한 주기적인 응력변화를 검토하기 위한 입력자료를 얻기 위해 진동삼축압축시험을 수행하였다. 수치해석결과 반복하중이 작용했을 경우 댐마루에서 깊이 4m까지 구속압력이 음이 되는 것으로 나타났으며, 이로 인해 종방향균열이 발생한 것으로 판단되었다. 이 종방향균열의 깊이는 댐 마루에서 수행한 시험굴에서 확인하였으며, 현장 조사결과와 잘 부합하였다.
Rodriguez, Roman F.;Nicieza, Celestino G.;Gayarre, Fernando L.;Lopez, Francisco L. Ramos
Geomechanics and Engineering
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제9권4호
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pp.483-498
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2015
This article describes a new in-situ load test called the Hydraulic Cylinder Test (HCT) and its application to determine the geotechnical properties of soil-rock mixtures. The main advantages of the test are its easy implementation, speed of execution and low-cost. This article provides a detailed description of the equipment and the test procedure, and examines a case study of its application to determine the geotechnical properties of an earth-filled dam for a tailings pond. The containment dams of the ponds are made from blocks of gypsum and marl, obtained from the excavation of the ponds, mixed in a matrix of sands and clays. The size of the rocks varies between 1 and 30 cm. The HCT is particularly useful for determining the geotechnical properties of this type of soil-rock mixture. Nine HCTs were carried out to determine its strength (c, ${\phi}$) and deformation (B, G) properties. The results obtained were validated using the Bim strength criterion, recently proposed, and some pressure meter tests carried out beforehand. The properties obtained are used to analyze the stability of the dam using computer simulations and a modification to its design is proposed.
본 연구에서는 국내 3개 필 댐의 ECRD(Earth Core Rock-fill Dams) 댐체의 코어존에 대한 건전성 평가를 목적으로 2차원 및 3차원 전기비저항 탐사를 수행하였다. 2차원 전기비저항 탐사 결과, 대부분의 점토재로 축조된 코어존은 $50{\sim}400ohm{\cdot}m$ 이하의 저비저항대로 나타났으며, 그 하부의 기반암은 $1,000ohm{\cdot}m$ 이상의 고비저항대로 나타났다. 또한 3차원 전기비저항 탐사 결과에 의하면 코어존의 연약대로 판단되는 $100ohm{\cdot}m$ 이하의 저비저항대의 공간적인 분포영역을 확인할 수 있었다. 아울러 코어존의 토질시료 특성을 파악하기 위하여 시추조사와 토질 실내시험을 수행하였다. 시추조사 시 굴착수에 의한 댐체 내의 구조적 훼손을 방지하기 위하여 무수보링 방법을 택하였다. 그 결과 저비저항대로 나타나는 코어존의 시료는 모두 통일분류상 CL에 해당되며, 일부 저비저항대에서는 함수비가 높은 포화상태의 시료가 관찰되었다. 이러한 결과를 통해 ECRD 댐체 코어존의 건전성 평가에 전기비저항 탐사와 무수보링의 적용성은 매우 효율적인 방법이라 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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