• 제목/요약/키워드: elasto-viscoplastic consolidation analysis

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Elasto-viscoplastic modeling of the consolidation of Sri Lankan peaty clay

  • Karunawardena, Asiri;Oka, Fusao;Kimoto, Sayuri
    • Geomechanics and Engineering
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    • 제3권3호
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    • pp.233-254
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    • 2011
  • The consolidation behavior of Sri Lankan peaty clay is analyzed using an elasto-viscoplastic model. The model can describe the secondary compression behavior as a continuous process and it can also account for the effect of structural degradation on the consolidation analysis. The analysis takes into account all the main features involved in the process of peat consolidation, namely, finite strain, variable permeability, and the secondary compression. The material parameters required for the analysis and the procedures to evaluate them, using both standard laboratory and field tests, are explained. Initially, the model performance is assessed by comparing the predicted and the observed peat consolidation behavior under laboratory conditions. The results indicate that the model is capable of predicting the observed creep settlements and the effect of layer thickness on the settlement analysis of peaty clay. Then, the model is applied to predict the consolidation behavior of peaty clay under different field conditions. In this context, firstly, the one-dimensional field consolidation of peaty clay, brought about by the construction of compacted earth fill, is predicted. Then, the two-dimensional peat foundation response upon embankment loading is simulated. A good agreement is seen in the comparison of the predicted results with the field observations.

탄소성모델과 탄점소성모델을 이용한 지반변형해석 - 역해석 기법의 적용 - (Soil Stress-Deformation Analysis by Elasto-Plastic Model and Elasto-Viscoplastic Model - Using Back Analysis Method -)

  • 권호진;송영우;이원택;변광욱
    • 대한토목학회논문집
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    • 제13권4호
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    • pp.199-208
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    • 1993
  • 소성지수 등을 이용한 경험식 및 역해석기법을 이용하여 구한 각종 토질정수를 사용하여 탄성해석, 탄소성해석(Cam-clay model) 및 탄점소성해석(Sekuguchi-Ohta model)을 실시하고, 그 결과를 압밀실험 결과와 비교하여, 토질정수의 간접적 산정법 및 구성모델의 적합성에 대하여 고찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 압밀실험결과에 가장 근접한 해석방법은 역해석결과를 이용한 탄성해석과 역해석에서 구한 투수계수를 이용한 탄소성해석이었으며, 압밀실험에서 구한 투수계수를 이용한 탄소성해석 및 탄점소성해석은 상재하중 $10t/m^2$ 이하에서는 압밀실험결과와 유사한 결과를 나타내었고, 역해석에서 구한 투수계수를 이용한 탄점소성해석이 가장 큰 차이를 나타내었다. 탄점소성해석결과와 압밀실험결과의 차이가 가장 큰 이유는 소성지수가 매우 작은 시료에는 탄점소성모델의 적용이 적합하지 않기 때문인 것으로 판단된다.

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자연점토의 변형률속도 의존적인 압밀거동의 해석 (Modeling Strain Rate-dependent Behavior in Consolidation of Natural Clay)

  • 김윤태
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제15권6호
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    • pp.17-28
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    • 1999
  • 본 연구에서는 자연점토의 압밀에 대한 변형률속도의 영향을 해석하기 위하여 비선형 점탄소성 모델을 제안하였다. 연약지반의 점소성 거동은 유일한 유효응력-변형률-변형률속도 (equation omitted)의 관계식으로부터 구할 수 있다. Berthierville 점토에 대한 크리프실험, 다단계 하중실험, Relaxation실험과 같은 실내실험결과와 수치해석결과를 비교하였다. 제안된 점탄소성 모델을 사용하여 자연점토의 압밀거동을 비교적 정확히 예측할 수 있다.

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실드터널 시공단계를 고려한 2차원 탄.점소성 유한요소해석 (Two-Dimensional Elasto-Viscoplastic Finite Element Analysis Considering Shield Tunneling Construction Stages)

  • 진치섭;노경배;한상중
    • 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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    • 한국전산구조공학회 1996년도 가을 학술발표회 논문집
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    • pp.89-94
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    • 1996
  • The use of shield is increasing day by day, because it's method is advantageous tunneling method to soft and collapsible ground. In case of analyzing shield tunnel by FEM, short term behavior of ground by initial heaving and tail void closure and long terms of it because of consolidation by changes of pore pressures in clay must be considered. In this paper, the shield tunneling construction stages was analyzed from 2 dimensional elasto - viscoplastic finite element program used Mohr - Coulomb yield criterion but not considered the changes of pore pressures. The object of investigation was N - 2 Tunnel. Since the good results of analysis compared to the measured behavior of ground for heaving, tail void closure and liner installation, this results can be applied to design and construction of shield tunneling for the subways, sewage lines etc.

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연약지반 변형해석을 위한 다목적 Program개발

  • 박병기;정진섭
    • 한국지반공학회:학술대회논문집
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    • 한국지반공학회 1991년도 추계학술발표회 논문집 지반공학에서의 컴퓨터 활용 COMPUTER UTILIZATION IN GEOTECHNICAL ENGINEERING
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    • pp.362-375
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    • 1991
  • Background and Necessity of the study : For more than 20 years, the soil engineering reserach group of Chonnam National University has been performing the deformation analysis of soft clayey foundation, since the University is located near the south-western coast of Korean Peninsulla, along which tide reclamation works have been under proaressing. Associsted with the fact mentioned above, the researchers have been developing a computer program in order to carry out deformation analysis of soft foundation since early 1980. Case-studies : In this research, the Biot's equation was selected as the governing equation coupled with several constitutive models including original and modified Cam-clay models, elasto-viscoplastic model, Lade's model etc. The anisotropy of soi1 can be considered in this program. To validate the accuracy of the computer program developed a couple of case-studies were performed. These include the pilot banking, sand drain considering smear effect and compound foundation reinforced with sheet pile into soft foundation.i) The pilot banking Good results could be acquired by assuming banking load as the body force composed of finite element mesh rather than equivalent concentrated load.ii) The sand drain Due to smear, the delay of consolidation was remarkable at the early stsge. so safety for the failure of foundation should be checked for the initial step of consolidation. iii) The compound foundation Accurate results were obtained by introducing the joint element method for the soft foundation reinforced with sheet pile into soiㅣ.

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${\cdot}$粘塑性構成式을 使用한 粘性土地盤의 變形解析 (An Analysis on the Deformation of Clayey Foundation Using Elasto-Viscoplastic Model)

  • 이문수
    • 한국농공학회지
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    • 제34권2호
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    • pp.60-72
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    • 1992
  • This study aims at predicting the behavior of saturated soft clayey foundation subjected to earth structure loads such as tidal dike, embankment etc. by using Biot's consolidation equation coupled with elasto-viscoplastic constitutive model. To validate the computer program developed b author, a case study was performed for the site of Kwang-yang steel works improved by sand drain, where since the beginning of the works, field measurements(settlement, lateral displacement and excess pore water pressure) had been accurately achieved. Comparisons between numerical results and observation values were carried out. The main results obtained are summarized as follows : 1. Settlement and lateral displacement between numerical and observation values show satisfactory accordance. 2. As for the exess pre water pressure, numerical results appear to be larger than observation values, which may be due to the existence of sand seams which were not found during soil investigation. 3. Useful data available for failure prediction of soft foundation can be secured by examining lateral displacement, settlement, exess pore water pressure and stress paths.

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PBD의 유효등가경 평가에 관한 연구 (Study on Estimation of Equivalent Circle of Plastic Board Drain)

  • 유승경;이충호;윤길림;김병탁
    • 한국지반공학회:학술대회논문집
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    • 한국지반공학회 2006년도 추계 학술발표회
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    • pp.490-496
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    • 2006
  • In order to design accurately plastic board drain (PBB) method, it is important to determine the equivalent circle of PBD. In this paper, a series of numerical analyses on soft ground improved by PBD were carried out, in order to investigate the resonable equivalent circle of PBD considering consolidation behavior of improved soft ground by PBD. The applicability of numerical analyses, in which an elasto-viscoplastic three-dimensional consolidation finite element method was applied, could be confirmed comparing with results of a series of model tests on consolidation behaviors of soft ground improved by PBD. And, through the results of the numerical analyses, consolidation behaviors of soft ground during consolidation was elucidated, together with the equivalent circle of PBD considering consolidation behaviors.

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PVD에 의한 연약점토지반의 압밀촉진효과에 대한 수치해석 (Numerical Analyses on Consolidation Promotion Effect of Soft Clay Ground by Prefabricated Vertical Drain)

  • 유승경
    • 한국지반신소재학회논문집
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    • 제8권1호
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    • pp.19-24
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    • 2009
  • 본 논문에서는 연약지반개량공법 중의 하나인 PVD공법에 의한 연약지반개량효과를 파악하기 위하여 일련의 수치해석을 실시하였다. 본 연구에서는 기존에 수행된 실내모형실험 결과와의 비교를 통하여 그 신뢰성이 검증된 탄점소성 3차원압밀 유한요소해석 방법을 사용하였다. 수치해석에서는 PVD의 폭과 상재하중의 크기를 다양하게 변화시키며 개량된 점토지반의 압밀거동을 재현하였으며 그 결과를 이용하여 개량된 연약점토지반의 압밀촉진효과에 미치는 PVD의 폭과 상재하중 크기의 영향에 대하여 고찰하였다.

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점성을 고려한 PBD 타설 연약점토지반의 3차원 압밀해석 (3-Dimensional Consolidation Analysis Considering Viscosity on Soft Clay Ground improved by Plastic Board Drain)

  • 유승경;한중근;조성민;김지용
    • 한국지반신소재학회논문집
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    • 제4권4호
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    • pp.39-46
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    • 2005
  • 점성을 고려한 연약점토지반의 압밀거동을 파악하기 위해 플라스틱보드드레인(PBD)에 의해 개량된 연약점토지반의 압밀거동에 대한 탄점소성 3차원 수치해석을 실시하였다. 본 연구에서 사용한 수치해석기법의 적용성은 기존에 실시한 모형실험의 결과와 수치해석의 결과를 비교함으로써 검증하였다. 수치해석 결과로부터 연약점토지반의 침하 및 과잉간극수압의 소산거동, 유효응력증분의 변화 특성을 파악할 수 있었으며, 기존의 일차원 압밀해석 결과와의 비교를 통해 개량지반에서 발생하는 이차압밀특성을 평가하였다.

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Pleistocene 해저지반의 3차원 장기거동 해석을 위해 개발한 수치해석 기법의 입증 (Demonstration of Developed Numerical Procedure to Describe 3-dimensional Long-term Behavior of the Pleistocene Marine Foundations)

  • 윤성규
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제36권7호
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    • pp.5-14
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    • 2020
  • 간사이 공항은 1994년 9월에 개항하였다. 제 1기섬 완공 후 26년이 지났지만 여전히 장기침하가 진행되고 있다. 이 침하는 Pleistocene층에서 발생하고 있다. 계속적으로 변하는 수평방향으로의 지층두께 및 세립분의 함유량이 달라 Pleistocene 모래층의 투수성을 결정하는 것이 쉽지 않기 때문이다. 또한 인접한 제 2기섬의 건설에 따른 지반의 상호거동을 예측에 대한 어려움도 존재한다. 이 문제를 해결하기 위해서, 인접한 두 매립 섬의 건설에 따른 교차하는 Pleistocene 지반의 상호거동을 포함한 장기변형을 평가하기 위해 탄점소성을 고려한 2차원 유한요소해석이 수행되었다. 일반적으로 2차원해석은 한 개의 단면이 전체 단면을 대표할 수 있을 때 사용이 가능하다. 하지만 간사이공항은 매립에 의한 인공섬으로서 2차원 해석으로는 섬의 코너(corner) 부분의 응력 변형문제에 적용할 수 없으며, 물리탐사를 통한 실제 하부지반의 구조도 불균질하며 그 두께 또한 일정하지 않아 2차원해석만으로는 한계가 있다. 즉, 3차원 해석이 강력히 요구된다. 이러한 요구에 의해 본 저자는 탄점소성 해석이 가능한 기존의 2차원 프로그램을 3차원으로 확장하였으며, 1차원 압밀해석해을 통해서 개발한 3차원 프로그램의 검증(verification)을 완료하였다. 본 논문은 검증을 마친, 개발한 3차원 프로그램의 유효성을 입증하기 위해서, 2차원 프로그램을 이용한 기존의 연구와 동일한 해석조건으로 해석을 수행하여, 해석결과를 2차원 결과와 실제 계측값과 비교함으로서 개발한 3차원 수치해석프로그램의 유효성을 입증(demonstration)하였다.