Fattah, Mohammed Y.;Al-Mosawi, Mosa J.;Al-Ameri, Abbas F.I.
Earthquakes and Structures
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v.11
no.1
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pp.83-107
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2016
In this study, the response and behavior of machine foundations resting on dry and saturated sand was investigated experimentally. A physical model was manufactured to simulate steady state harmonic load applied on a footing resting on sandy soil at different operating frequencies. Total of (84) physical models were performed. The parameters that were taken into consideration include loading frequency, size of footing and different soil conditions. The footing parameters are related to the size of the rectangular footing and depth of embedment. Two sizes of rectangular steel model footing were used. The footings were tested by changing all parameters at the surface and at 50 mm depth below model surface. Meanwhile, the investigated parameters of the soil condition include dry and saturated sand for two relative densities; 30 % and 80 %. The dynamic loading was applied at different operating frequencies. The response of the footing was elaborated by measuring the amplitude of displacement using the vibration meter. The response of the soil to dynamic loading includes measuring the stresses inside soil media by using piezoelectric sensors. It was concluded that the final settlement (St) of the foundation increases with increasing the amplitude of dynamic force, operating frequency and degree of saturation. Meanwhile, it decreases with increasing the relative density of sand, modulus of elasticity and embedding inside soils. The maximum displacement amplitude exhibits its maximum value at the resonance frequency, which is found to be about 33.34 to 41.67 Hz. In general, embedment of footing in sandy soils leads to a beneficial reduction in dynamic response (displacement and excess pore water pressure) for all soil types in different percentages accompanied by an increase in soil strength.
Soil disturbance induced by installation of mandrel driven vertical drains decreases the in situ horizontal hydraulic conductivity of the soil in the vicinity of the drains, decelerating the consolidation rate. According to available literature, several different profiles for the hydraulic conductivity variation with the radial distance from the vertical drain, influencing the excess pore water pressure dissipation rate, have been identified. In addition, it is well known that the visco-plastic properties of the soil also influence the excess pore water pressure dissipation rate and consequently the settlement rate. In this study, a numerical solution adopting an elastic visco-plastic model with nonlinear creep function incorporated in the consolidation equations has been developed to investigate the effects of disturbed zone properties on the time dependent behaviour of soft soil deposits improved with vertical drains and preloading. The employed elastic visco-plastic model is based on the framework of the modified Cam-Clay model capturing soil creep during excess pore water pressure dissipation. Besides, nonlinear variations of creep coefficient with stress and time and permeability variations during the consolidation process are considered. The predicted results have been compared with V$\ddot{a}$sby test fill measurements. According to the results, different variations of the hydraulic conductivity profile in the disturbed zone result in varying excess pore water pressure dissipation rate and consequently varying the effective vertical stresses in the soil profile. Thus, the creep coefficient and the creep strain limit are notably influenced resulting in significant changes in the predicted settlement rate.
The practical usage of underground space and demand for vehicular tunnels necessitate the construction of non-circular wide rectangular tunnels. However, constructing large tunnels in soft clayey soil conditions with no ground improvement can lead to excessive ground deformations and collapse. In recent years, in situ ground improvement techniques such as jet grouting and deep cement mixing are often utilized to perform cement-stabilisation around the tunnel boundary to prevent large deformations and failure. This paper discusses the stability characteristics and failure behaviour of a wide rectangular tunnel in cement-treated soft clays. First, the plane strain finite element model is developed and validated with the results of centrifuge model tests available in the past literature. The critical tunnel support pressures computed from the numerical study are found to be in good agreement with those of centrifuge model tests. The influence of varying strength and thickness of improved soil surround, and cover depth are studied on the stability and failure modes of a rectangular tunnel. It is observed that the failure behaviour of the tunnel in improved soil surround depends on the ratio of the strength of improved soil surround to the strength of surrounding soil, i.e., qui/qus, rather than just qui. For low qui/qus ratios,the stability increases with the cover; however, for the high strength improved soil surrounds with qui >> qus, the stability decreases with the cover. The failure chart, modified stability equation, and stability chart are also proposed as preliminary design guidelines for constructing rectangular tunnels in the improved soil surrounded by soft clays.
Numerical simulation of dynamic soil-pile-structure interaction embedded in a dry sand was carried out. 3D model of the dynamic centrifuge model tests was formulated in a time domain to consider nonlinear behavior of soil using the finite difference method program, FLAC3D. As a modeling methodology, Mohr-Coulomb criteria was adopted as soil constitutive model. Soil nonlinearity was considered by adopting the hysteretic damping model, and an interface model which can simulate separation and slip between soil and pile was adopted. Simplified continuum modeling (Kim et al., 2012) was used as boundary condition to reduce analysis time. Calibration process for numerical modeling results and test results was performed through the parametric study. Verification process was then performed by comparing numerical modeling results with another test results. Based on the calibration and validation procedure, it is identified that proposed modeling method can properly simulate dynamic behavior of soil-pile system in dry condition.
Kim, Min-Kyeong;Park, Seong-Jin;Choi, Chul-Man;Ko, Byong-Gu;Lee, Jong-Sik;Flanagan, D.C.
Korean Journal of Soil Science and Fertilizer
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v.41
no.4
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pp.235-238
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2008
The Water Erosion Prediction Project (WEPP) was initiated in August 1985 to develop new generation water erosion prediction technology for federal agencies involved in soil and water conservation and environmental planning and assessment. Developed by USDA-ARS as a replacement for empirical erosion prediction technologies, the WEPP model simulates many of the physical processes important in soil erosion, including infiltration, runoff, raindrop detachment, flow detachment, sediment transport, deposition, plant growth and residue decomposition. The WEPP included an extensive field experimental program conducted on cropland, rangeland, and disturbed forest sites to obtain data required to parameterize and test the model. A large team effort at numerous research locations, ARS laboratories, and cooperating land-grant universities was needed to develop this state-of-the-art simulation model. The WEPP model is used for hillslope applications or on small watersheds. Because it is physically based, the model has been successfully used in the evaluation of important natural resources issues throughout the United State and in several other countries. Recent model enhancements include a graphical Windows interface and integration of WEPP with GIS software. A combined wind and water erosion prediction system with easily accessible databases and a common interface is planned for the future.
Yu, Na Young;Lee, Dong June;Han, Jeong Ho;Lim, Kyoung Jae;Kim, Jonggun;Kim, Ki Hyoung;Kim, Soyeon;Kim, Eun Seok;Park, Youn Shik
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.59
no.1
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pp.21-30
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2017
Soil erosion has been issued in many countries since it causes negative impacts on ecosystem at the receiving water bodies. Therefore best management practices to resolve the problem in a watershed have been developed and implemented. As a prior process, there is a need to define soil erosion level and to identify the area of concern regarding soil erosion so that the practices are effective as they are designed. Universal Soil Loss Equation (USLE) were developed to estimate potential soil erosion and many Geographic Information System (GIS) models employ USLE to estimate soil erosion. Sediment Assessment Tool for Effective Erosion Control (SATEEC) is one of the models, the model provided several opportunities to consider various watershed peculiarities such as breaking of slope length, monthly variation of rainfall, crop growth at agricultural fields, etc. SATEEC is useful to estimate soil erosion, however the model can be implemented with ArcView software that is no longer used or hard to use currently. Therefore SATEEC based on ArcView was rebuild for the ArcGIS software with all modules provided at the previous version. The rebuilt SATEEC, ArcSATEEC, was programmed in ArcPy and works as ArcGIS Toolset and allows considering monthly variations of rainfall and crop growth at any watershed in South-Korea. ArcSATEEC was applied in Daecheong-dam watershed in this study, monthly soil erosion was estimated with monthly rainfall and crop growth variation. Annual soil erosion was computed by summing monthly soil erosion and was compared to the conventional approach to estimate annual soil erosion. The annual soil erosion estimated by the conventional approach and by summing monthly approach did not display much differences, however, ArcSATEEC was capable to provide monthly variation of soil erosion.
The precise estimation of accelerated soil wind erosion that can cause severe economic and environmental impacts still has not been achieved to date. The objectives of this investigation were to verify the applicability of a Wind Erosion Prediction System (WEPS) that expressed the soil loss as mass per area for specific areas of interest on a daily basis for a single event in arable lands. To this end, we selected and evaluated the results published by Hagen in 2004 and the soil depth converted from the mass of soil losses obtained by using the WEPS. Hagen's results obtained from the WEPS model followed the 1 : 1 line between predicted and measured value for soil losses with only less than 2 kg·m-2 whereas the values between the measured and predicted loss did not show any correlation for the given field conditions due to the initial field surface condition although the model provided reasonable estimates of soil loss. Calculated soil depths of the soil loss by wind for both the observed and predicted ones ranged from 0.004 to 3.113 cm·10 a-1 and from 0 to 2.013 cm·10 a-1, respectively. Comparison of the soil depths between the observed and predicted ones did not show any good relationship, and there was no soil loss in the predicted one while slight soil loss was measured in the observed one. Therefore, varying the essential model inputs and factors related to wind speed and soil properties are needed to accurately estimate soil loss for a given field in arable land.
Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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v.1
no.2
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pp.59-68
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1997
Seismic responses of the Hualien large scale seismic test model on a layered soil site are estimated for three recorded earthquakes with different level of peak acceleration using two different approaches of soil-structure interaction analysis. The analysis results are then compared and evaluated with the recorded. The method adopted for the analysis is based on substructuring method using a lumped parameter model in both the frequency and time domain. The study results indicate that the proposed method can reasonably estimate the earthquake responses of a soil-structure interaction system of r engineering purposes if the techniques of defining input motion and modeling of the backfilled soil are prudently selected.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.9
no.4
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pp.243-251
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2005
In the seismic design the pile foundation system of the buildings generally have been modeled to have a fixed end for its convenience and conservativeness. But it is necessary to consider the soil-structure interaction for more reliable design. In this study, the framed tube building and brace tube building with pile foundation system under earthquake were analyzed considering soil-structural interaction by 3 pile foundation modeling methods; fixed-end model, 6 springs model and p-y springs model. And 2 soil conditions were used in analysis. For each cases, displacements, drifts, maximum stress, periods and 1st mode mass participation ratios were compared.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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