This paper presents an elastic-plastic solution for the circular tunnel of elastic-strain softening behavior considering the pressure-dependent Young's modulus and the nonlinear dilatancy. The proposed solution is verified by the results of the field measuring and numerical simulation from a practical project, and a published closed-form analysis solution. The influence of each factor is discussed in detail, and the ability of Young's modulus and dilatancy characterizing the mechanical response of surrounding rock is investigated. It is found that, in low levels of support pressure, adopting the constant Young's modulus model will seriously misestimate the surrounding rock deformation. Using the constant dilatancy model will underestimate the surrounding rock deformation. When adopting the constant dilatancy model, as the dilation angle increases, the range of the plastic region increases, and the surrounding rock deformation weakens. When adopting the nonlinear dilatancy, the plastic region range and the surrounding rock deformation are the largest. The surrounding rock deformation using pressure-dependent Young's modulus model is between those resulted from two constant Young's modulus models. The constant α of pressuredependent Young's modulus model is the main factor affecting the tunnel displacement. The influence of α using a constant dilatancy model is much more apparent than that using a nonlinear dilatancy model.
Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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v.26
no.5
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pp.435-448
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2024
Liquefaction of the ground caused by earthquakes results in significant damage to underground structures such as tunnels, pipelines, manholes, and underground tanks. The uplift of underground structures due to liquefaction has been identified as a major cause of this damage. However, current design practices have not adequately considered the upward displacement of underground structures. This paper proposes an analytical solution based on the limit equilibrium method for cut-and-cover tunnels. Using this solution, a sensitivity analysis was performed on soil cover height, liquefaction depth, ground improvement, and ledge. It was confirmed that the contribution of each factor to the safety factor can be reasonably derived through changes in the safety factor. Although there are still many assumptions and uncertainties that need to be reviewed for their appropriateness, a conservative approach appears to mitigate a significant portion of these uncertainties. This study is meaningful as a stability evaluation method considering the uplift behavior characteristics of underground structures.
An experimental research investigation of the fracture properties of polypropylene fiber reinforced concrete is reported. Fibers used in this experiment were two types, monofilament and fibrillated polypropylene fibers. Fiber length was 19 mm, and volume fractions were 0, 1, 2, and 3%. Also, as initial notch depths influence the fracture properties of fiber reinforced concrete, the notch depth ratios by specimen height were 0.15, 0.30 and 0.45. The main objective of this experimental program is to obtain the load-deflection and the load-CMOD curves, to investigate the fracture properties of the polypropylene fiber reinforced concretes. Therefore, the flexural specimen testings on the four-point bending were conducted. Then, the load-load point displacement and the load-crack mouth opening displacement curves were measured. The effects of different volume fractions of the monofilament and the fibrillated polypropylene fiber reinforced concrete on the compressive strength, flexural strength and toughness, stress intensity factor, and fracture energy were investigated through the experimental results.
Reinforced concrete vertical silos are universal structures that store large amounts of granular materials. Due to the asymmetric structure, heavy load, uneven storage material distribution, and the difference between the storage volume and the storage material bulk density, the corresponding earthquake is very complicated. Some scholars have proposed the calculation method of horizontal forces on reinforced concrete vertical silos under the action of earthquakes. Without considering the effect of torsional effect, this article aims to reveal the expansion factor of the silo group considering the torsional effect through experiments. Through two-way seismic simulation shaking table tests on reinforced concrete column-supported group silo structures, the basic dynamic characteristics of the structure under earthquake are obtained. Taking into account the torsional response, the structure has three types of storage: empty, half and full. A comprehensive analysis of the internal force conditions under the material conditions shows that: the different positions of the group bin model are different, the side bin displacement produces a displacement difference, and a torsional effect occurs; as the mass of the material increases, the structure's natural vibration frequency decreases and the damping ratio Increase; it shows that the storage material plays a role in reducing energy consumption of the model structure, and the contribution value is related to the stiffness difference in different directions of the model itself, providing data reference for other researchers; analyzing and calculating the model stiffness and calculating the internal force of the earthquake. As the horizontal side shift increases in the later period, the torsional effect of the group silo increases, and the shear force at the bottom of the column increases. It is recommended to consider the effect of the torsional effect, and the increase factor of the torsional effect is about 1.15. It can provide a reference for the structural safety design of column-supported silos.
Heaving of road and subsidence of slope took place at the Wiri region of the local highway 999 in Gyeongsangbukdo, Korea after heavy rain in the next year of construction. Although the state government had performed remedial treatments by reducing the angle and the height of the slope, deformation had never stopped. Therefore, we have preformed the analysis of deformation and stabilityof the slope. Study area consists of the Cretaceous shale, siltstone and sandstone and two faults are found. The major deformation occurred by sliding of rock mass along faults after heavy rain because not only thepore pressure at the fault plane and the unit weight of sliding mass increased, but did the shearstrength of saturated fault clay become very low. The decrease in shear strength of saturated fault clayis the major factor among the reasons for deformation. Numerical simulations using limit equilibriummodel, finite difference model and finite element model were performed for eight cross sections.Although safety factors are above 1.7 during the dry season, they become below 1.0 when groundwaterlevel raises to surface. The maximum displacement is about 15-3Ocm. However, safety factors increasedto above 2.4 and the maximum displacement is below 2.08cm after remedial treatment, Indicating thatthe slope becomes stable.
Open-pit mine slope design must be carried out from the economical efficiency and stability point of view. The overall slope angle is the primary design variable because of limited support or reinforce options available. In this study, the slope angle and critical slope height of large coal mine located in Pasir, Kalimantan, Indonesia were determined from safety point of view. Failure time prediction based on the monitored displacement using inverse velocity was also conducted to make up fir the uncertainty of the slope design. From the study, critical slope height was calculated as $353{\sim}438m$ under safety factor guideline (SF>1.5) and $30^{\circ}$ overall slope angle but loom is recommended as a critical slope height considering the results of sensitivity analysis of strength parameters. The results of inverse velocity analysis also showed good agreement with field slope cases. Therefore, failure of unstable slope can be roughly detected before real slope failure.
Kim, Hongtaek;Lee, Jungjae;Chung, Jongmin;Choi, Geunhyeok;Lee, In
Journal of the Korean GEO-environmental Society
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v.10
no.7
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pp.151-158
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2009
In the early 1990s, soil nailing was first introduced as method of reinforcement for the slope stability and ground excavation, and as its application was increased the improved soil nailing was also developed. Most recently used for grout soil nailing greatly improve the methods and techniques for self-improvement techniques are classified as soil nailing. As the representative for the grout pressure method to improve the join method pressure grouting and improved method for the self-drilled soil nailing, removable soil nailing, upward soil nailing combined with horizontal drainage system. This paper is to compare upward soil nailing combined with horizontal drainage system with downward direction of the soil nailing. In order to study the limit equilibrium slope stability analysis and comparison with factor of safage, excavation for the vertical displacement for comparison with continuous analysis. According to this study, safage factor is decreased considerably using limit equilibrium analysis and makes no odds for the horizontal displacement when soil nail was installed upward.
Park, Mincheol;Yoo, Byeongok;Baek, Yong;Hwang, Youngcheol
Journal of the Korean GEO-environmental Society
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v.17
no.3
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pp.27-35
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2016
Even if the various data analyzing methods were suggested to examine the measured slope behaviors, it is difficult to find methods or procedures for connecting the analyzed results of slope stability and measured slope data. This research suggests the analyzing methods combing the stability analysis and measured data based on progressive failure of slope. Slope failure analysis by time degradation were calculated by strength parameters composed of strength reduction coefficients, also which were compared to the measured data according to the variations of safety factor and displacement of slopes. The accumulated displacement curve were shown as 3rd degree polynomials by suggested procedures, which was the same as before researches. The reverse displacement velocity curves were shown as linear function for prediction of brittle slope failures, also they were shown as 3rd degree polynomials for ductile slope failures, which were the same as the suggested equation by Fukuzono (1985) and they were very similar behaviors to the in-situ failure cases.
In the existing method to design geosynthetic reinforced embankment, the required strength of reinforcements is determined by vertical stress only rather than strain. This strength is not in accord with tensile strength that behaves as reinforcement in earth structures. The reinforcement and adjacent soil on the failure plan behave in one unit at the initial stress phase but they make a gap in strain as stress increases. This issue may cause a big impact as a critical factor on geosynthetic reinforcement design in earth structures. The quantitative analysis on strain behavior was performed with a PET Mat reinforced embankment on soft ground. From this study, several outstanding discussions are found that tensile strength of reinforcement governs the failure of embankment when the soil stress is greater than failure stress. Also the optimum required tensile strength of geosynthetic reinforcement(Tos) should be determined by stress, displacement, displacement gap and safety factor of soil-PET Mat at the location of PET Mat.
Although it is important to reflect the accurate information of the ground condition in the tunnel design, the analysis and design are conducted by limited information because it is very difficult to consider various geographies and geotechnical conditions. When the tunnel is under construction, examination of accurate safety and prediction of behavior are overcome the limits of predicting behavior by Artificial Neural Network in this study. First, construct the suitable structure after the data of field was made sure by the multi-layer back propagation, then apply with algorithm. Employ the result of measured data from database, and consider the influence factor of tunnel, like supporting pattern, RMR, Q, the types of rock, excavation length, excavation shape, excavation over, to carry out the reliable analysis through field applicability of Artificial Neural Network. After studying, using the ANN model to predict the shearing displacement, convergence displacement, underground displacement, Rock bolt output follow the excavation over of tunnel construction field, then determine the field applicability with ANN through field measured value and comparison analysis when tunnel is being constructed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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