To evaluate the stability of a rock slope with one pre-exiting vertical crack, this paper performs corresponding probabilistic stability analysis. The existence of cracks is generally ignored in traditional deterministic stability analysis. However, they are widely found in either cohesive soil or rock slopes. The influence of one pre-exiting vertical crack on a rock slope is considered in this study. The safety factor, which is usually adopted to quantity the stability of slopes, is derived through the deterministic computation based on the strength reduction technique. The generalized Hoek-Brown (HB) failure criterion is adopted to characterize the failure of rock masses. Considering high nonlinearity of the limit state function as using nonlinear HB criterion, the multivariate adaptive regression splines (MARS) is used to accurately approximate the implicit limit state function of a rock slope. Then the MARS is integrated with Monte Carlo simulation to implement reliability analysis, and the influences of distribution types, level of uncertainty, and constants on the probability density functions and failure probability are discussed. It is found that distribution types of random variables have little influence on reliability results. The reliability results are affected by a combination of the uncertainty level and the constants. Finally, a reliability-based design figure is provided to evaluate the safety factor of a slope required for a target failure probability.
This paper presents a novel methodology for face stability assessment of rock tunnels under water table by combining the kinematical approach of limit analysis and numerical simulation. The tunnels considered in this paper are excavated in fractured rock masses characterized by the Hoek-Brown failure criterion. In terms of natural rock deposition, a more convincing case of depth-dependent mi, GSI, D and ${\sigma}_c$ is taken into account by proposing the horizontally layered discretization technique, which enables us to generate the failure surface of tunnel face point by point. The vertical distance between any two adjacent points is fixed, which is beneficial to deal with stability problems involving depth-dependent rock parameters. The pore water pressure is numerically computed by means of 3D steady-state flow analyses. Accordingly, the pore water pressure for each discretized point on the failure surface is obtained by interpolation. The parametric analysis is performed to show the influence of depth-dependent parameters of $m_i$, GSI, D, ${\sigma}_c$ and the variation of water table elevation on tunnel face stability. Finally, several design charts for an undisturbed tunnel are presented for quick calculations of critical support pressures against face failure.
Journal of information and communication convergence engineering
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제12권1호
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pp.39-45
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2014
A numerical method for solving Hamiltonian equations is said to be symplectic if it preserves the symplectic structure associated with the equations. Various symplectic methods are widely used in many fields of science and technology. A symplectic method preserves an approximate Hamiltonian perturbed from the original Hamiltonian. It theoretically supports the effectiveness of symplectic methods for long-term integration. Although it is also related to long-term integration, numerical stability of symplectic methods have received little attention. In this paper, we consider explicit symplectic methods defined for Hamiltonian equations with Hamiltonians of the special form, and study their numerical stability using the harmonic oscillator as a test equation. We propose a new stability criterion and clarify the stability of some existing methods that are visually based on the criterion. We also derive a new method that is better than the existing methods with respect to a Courant-Friedrichs-Lewy condition for hyperbolic equations; this new method is tested through a numerical experiment with a nonlinear wave equation.
In this paper, stabilities of a plane slide rock slope under different hydraulic distributions were studied based on the nonlinear Barton-Bandis (B-B) failure criterion. The influence of various parameters on the stability of rock slopes was analyzed. Parametric analysis indicated that studying the factor of safety (FS) of planar slide rock slopes using the B-B failure criterion is both simple and effective and that the effects of the basic friction angle of the joint (${\varphi}_b$), the joint roughness coefficient (JRC), and the joint compressive strength (JCS) on the FS of a planar slide rock slope are significant. Qualitatively, the influence of the JCS on the FS of a slope is small, whereas the influences of the ${\varphi}_b$ and the JRC are significant. The FS of the rock slope decreases as the water in a tension crack becomes deeper. This trend is more significant when the flow outlet is blocked, a situation that is particularly prevalent in regions with permafrost or seasonal frozen soil. Finally, the work is extended to study the reliability of the slope against plane failure according to the uncertainty from physical and mechanics parameters.
연속체 해석을 위한 암반거동 모델로서 널리 이용되고 있는 Hoek-Brown 파괴기준은 1980년도에 발표된 이후 수차례의 수정 보완을 거쳐 1994년에 발표된 Generalized Hoek-Brown 파괴기준식을 토대로 현재 암반을 대상으로 한 지반구조물 해석에 많이 적용되고 있다. 그러나 지반구조물 수치해석시 Hoek-Brown 파괴기준의 적용은 일반적으로 등가의 Mohr-Coulomb 전단강도정수를 산정하여 간접적으로 이용하게 되는데, 이때 등가의 암반 전단강도정수를 암반내 주응력 분포와 상관없이 일정 상수로 적용함으로서 Hoek-Brown 파괴기준의 비선형성을 고려하지 못하는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 암반사면의 안정성 평가를 위한 연속체 해석시 Hoek-Brown 파괴기준의 비선형성을 고려할 수 있는 해석기법을 검토하고, 수치해석기법에 의한 사면안정검토에 주로 이용되고 있는 강도감소법을 이용하여 암반사면의 안정성을 정량적으로 평가하고자 하였다. 특히 최근에 발표된 수정 Hoek-Brown 파괴기준을 토대로 수정된 등가 Mohr-Coulomb 강도정수 산정법과 사면굴착시 발파 및 응력이완에 의한 암반 교란/손상을 고려한 암반교란상수(Disturbance Factor) D을 이용하여 안정해석을 수행하였다.
Park, Poo-Gyeon;Choi, Doo-Jin;Choi, Yoon-Jong;Ko, Jeong-Wan
제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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제어로봇시스템학회 2004년도 ICCAS
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pp.1072-1077
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2004
This paper provides a new approach to analyze the stability of a general multi-link TCP Vegas, which is a kind of feedback-based congestion algorithm. Whereas the conventional approaches use the approximately linearized model of the TCP Vegas along equilibrium pints, this approach models a multi-link TCP Vegas network in the form of a piecewise linear multiple time-delay system. And then, based on the exactly characterized dynamic model, this paper presents a new stability criterion via a piecewise and multiple delay-dependent Lyapunov-Krasovskii function. Especially, the resulting stability criterion is formulated in terms of linear matrix inequalities (LMIs).
In this paper, a simple technique is presented for robust stability testing of perturbed DC-DC converters having multi-linear uncertainty structure. This technique provides a necessary and sufficient condition for testing robust stability. It is based on the corollary of Routh criterion and gridding of parameters. The previous work based on parametric control theory using Kharitonov's theorem and Hermite Biehler theorem gives conservative results and only the sufficient condition of stability, whereas the proposed method provides the necessary and sufficient condition for testing robust stability and it is computationally efficient. The superiority of the method is compared with the Edge theorem.
In this paper, we propose a variable structure control approach for the system with matched and unmatched uncertainty. By using time-varying sliding mode, the reaching mode is removed, and the design methodology represents a realistic design approach with quadratic criterion for systems incorporating both matched and unmatched uncertainties. The criterion contains states and linear part of input for all time. The practical application of the control strategy is presented in the design of a stability augmentation system for an aircraft is presented.
We investigated the stability of cryocooler-cooled high-temperature superconducting (HTS) coils by using a computer program based on FEM. In this study, the current at which "thermal runaway" occurs, which depends on the relationship between the cooling power of the cryocooler and the heat generation in HTS coils, was adopted as a stability criterion of cryocooler operating HTS coils. It was shown that cryocooler-cooled HTS coil was stable in operating current above the critical current from the numerical analysis results by HTS model coil. And also, if we efficiently remove the heat generation from HTS coils by potimizing heat drain, the ramp-rate limitation can be mitigated because the effect of AC loss by the current rise was too small. Furthermore, in the case of pulsed operation; the HTS model coil is ramped from zero to the peak value in one second and back to zero current in one second, such as the operation of SMES device, the peak value of poerating current is 1.5-2 times greater than that of the thermal runaway current.
A modified model combining Kriging and Monte Carlo method (MC) is proposed for probabilistic estimation of tunnel face stability in this paper. In the model, a novel uniform design is adopted to train the Kriging, instead of the existing active learning function. It has advantage of avoiding addition of new training points iteratively, and greatly saves the computational time in model training. The kinematic approach of limit analysis is employed to define the deterministic computational model of face failure, in which the Hoek-Brown failure criterion is introduced to account for the nonlinear behaviors of rock mass. The trained Kriging is used as a surrogate model to perform MC with dramatic reduction of calls to actual limit state function. The parameters in Hoek-Brown failure criterion are considered as random variables in the analysis. The failure probability is estimated by direct MC to test the accuracy and efficiency of the proposed probabilistic model. The influences of uncertainty level, correlation relationship and distribution type of random variables are further discussed using the proposed approach. In summary, the probabilistic model is an accurate and economical alternative to perform probabilistic stability analysis of tunnel face excavated in spatially random Hoek- Brown media.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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