KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.43
no.4
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pp.469-476
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2023
Soil plasticity models for cyclic and dynamic loads are essential in non-linear numerical analysis of geotechnical structures. While a single yield surface model shows a linear behavior for cyclic loads, J2-bounding surface plasticity model with zero elastic region can effectively simulate a nonlinearity of the ground response with the same material properties. The radius of the yield surface inside the boundary surface converged to 0 to make the elastic region disappear, and plastic hardening modulus and dilatancy define plastic strain increment. This paper presents the stress-strain incremental equation of the developed model, and derives plastic hardening modulus for the hyperbolic model. The comparative analyses of the triaxial compression test and the shallow foundation under the cyclic load can show stable numerical convergence, consistency with the theoretical solution, and hysteresis behavior. In addition, plastic hardening modulus for the modified hyperbolic function is presented, and a methodology to estimate model variables conforming 1D equivalent linear model is proposed for numerical modeling of the multi-dimensional behavior of the ground.
The Chungpyung Dam is a 16 yearn old rock-fill dam for a Pumped storage hydro-Power plant, located in the middle of the Korean Peninsula. Since the dam is subjected to the daily water level fluctuation, such as rapid drawdown and refill, thus inducing a structural impact on the behavior of dam body, it draws attention of many engineering concerns. Traditionally, steady-state analysis was employed to investigate the seepage in the dam body, but in this study the seepage analysis was numerically performed by 2-D FEM thansient analysis. As a boundary condition for an analysis, the water level fluctuation was incorporated to simulate the daily change. As a res41t, the various seepage phenomena such as hydraulic gradient, seepage vector, and pore water pressure distribution were quantified at the corresponding time of interest as the water level rises and recedes. The seepage flux was also estimated and compared with the measured data which were both acceptable considering design criteria. The result proves that there is no sign of hazardous sources contributing to the possibility of piping, internal erosion and excess leakage through the dam body.
The cyclic triaxial test was carried out to research liquefaction characteristics and sample disturbance effects of silty sand soils at the west coast in Korea. First, liquefaction in silty sand was generated when axial strain approached to $\pm10%$ of strain and behavior of pore pressure was similar to the formula suggested by Seed, Martin, and Lysmer(1975). Also, it was found that dilatancy was generated at failure. Secondly, the liquefaction evaluation methods suggested by many researchers were carried out and the results were compared. In these methods the weak depth in liquefaction was similar and the method carried out by cyclic triaxial test on remolded sample showed the least safety factor. Thirdly the stress ratio by cyclic triaxial test was compared with that obtained from SPT N-value as a kind of empirical methods. It was found that the effect of sample disturbance was relatively small when SPT N-value was less than 20, but there were large differences in safety factor and resistance of liquefaction in soil by the effects of disturbance and remolding when SPT N-value was more than 20.
This study was carried out for the purpose of comparing in reference to sand drain in the next three different cases. First, The case of drain material (sand pile) has some rigidity during embankment and consolidation. Second, In usual case of no rigidity as a paper drain without permeability during embankment and consolidation Third, Check up clay behavior when above the two cases carried out respectively. This FEM analysis is consisted with Biot's consolidation equation when it is used for Christian Boehmer's numerical technique. The main results are obtained from above the Analysis When sand drain has some rigidity, the lateral and vertical deformation of clay foundation is restrained considerable amount and .exhibited bearing capacity of load as a pile According to the foundation in drained condition and untrained condition, the results are much variable in this analysis method. Also, The behaviors of stress path and pore water pressure met our expectation during , consolidation. This analysis should be considered to put into use of sand drain and design in future.
Most shield tunnels are designed based on the assumption of a undrained condition. But they are operated as drained tunnels in which underground water flows and passes through a drainage facility. Therefore, it is necessary that the drainage condition be considered in the shield tunnel design. In this research, new testing device which can simulate the underground tunnel located below ground water level, was developed. Total stress and pore water pressure were examined and an inflow water into an inner pipe was measured using the testing device. Test results showed that the total stress, which was the sum of effective stress and pore pressure, increased more in an undrained condition and an inflow water into an inner pipe was proportional to the water pressure but inversely proportional to the loading stress. Consequently, if the drainage is considered in the shield tunnel design, the more economical design can be expected because of the stress reduction of the lining.
The shear load distribution and deformation of offshore friction piles are investigated using experimental tests and a numerical analysis. Special attention is given to the soil-pile interaction of axially loaded pile. A framework for determining the f-w curve is proposed based on both theoretical analysis and experimental load test data base. A numerical analysis that takes into account the proposed f-w curves was performed for major parameters on pile-soil interaction such as the pile diameter, the pile length, and the soil condition. Based on the analysis, it is shown that the proposed f-w method is capable of predicting the behavior of a friction pile in deep soft clay. Through comparisons with case histories and finite element results, it is found that the proposed f-w curves are more appropriate and realistic m representing the pile-soil interaction of axially loaded piles in deep soft clay than that of existing f-w method.
In this paper, a numerical procedure of probabilistic steady seepage analysis that considers the spatial variability of soil permeability is presented. The procedure extends the deterministic analysis based on the finite element method to a probabilistic approach that accounts for the uncertainties and spatial variation of the soil permeability. Two-dimensional random fields are generated based on a Karhunen-Lo$\grave{e}$ve expansion in a fashion consistent with a specified marginal distribution function and an autocorrelation function. A Monte Carlo simulation is then used to determine the statistical response based on the random fields. A series of analyses were performed to verify the application potential of the proposed method and to study the effects of uncertainty due to the spatial heterogeneity on the seepage behavior of soil foundation beneath water retaining structure with a single sheet pile wall. The results showed that the probabilistic framework can be used to efficiently consider the various flow patterns caused by the spatial variability of the soil permeability in seepage assessment for a soil foundation beneath water retaining structures.
Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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1991.10a
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pp.108-122
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1991
For the tunnel pattern of PD-3, a numerical analysis using the FEM program, MrSoil, was conducted with given geotechnical properties of surrounding rockmasses to verify the analysis results by comparing with other programs. The analyzed domain was extended to the far enough distance from the excavation surface to avoid the restrained effect by the boundary condition, and the construction sequence was employed in the analysis as calculation steps to simulate the time dependent 3 dimentional behavior of surrounding ground due to tunneling. Maximum 35 mm of the tunnel crown settlement and about 13 mm of the surface settlement were computed and the amount of settlement may not give any structural damage on the concrete structures on the ground surface. The shotcrete stress of 84 kg/cm2 and the rockbolt axial force of 9 ton as a maximum are within the allowable limit. The plastic zone was restricted near the excavation surface, but forepoling around the crown may be required to prevent rock falling. It is believed that the tunnel is designed reasonablely from the economical and safety points of view.
In this study, we grasped the resistance state of the back ground which had a notable influence on computing the lateral resistance of the laterally loaded pile group in the homogeneous ground by the model test. Resistance state was grasped as the depth of rotation-point, wedge failure angle, and wedge wing angle. The model experiment is performed by varying the width, spacing and number of piles and the relative density of sand in this study. According to the observation of the rear ground surface deformation of the piles in lateral load, rotation point ratio, wedge failure angle, and wedge wing angle of the front row were similar to those of the middle row; however, those of the back row were relatively smaller. The rotation point ratio, wedge failure angle and wedge wing angle of the piles in parallel were the same as those of a single pile. Based on the model test results, equations for estimation of the rotation-point, wedge failure angle, and wedge wing angle are proposed.
Generally, conventional transport infrastructures consist of compacted granular materials. Their stiffness and response greatly depend on the particle sizes and distributions, and application of loading on the surface over a foundation may induce deformation in both the surface and the underlying foundations. Therefore, a better understanding of the deformation characteristics on granular materials and the prediction are needed. For this reason, an attempt to evaluate and predict deformation of coarse materials based on the discrete element method is presented in this paper. An algorithm for particle distribution curve analysis was formulated and incorporated into the discrete element program. The results show that the discrete element model with particle distribution curve is suitable for estimating stress deformation in a pre-peak response. Unlike conventional uniform or random particle distribution, the response can be obtained by the use of the proper model and approach.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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