• Geomechanics and Engineering
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• 제22권4호
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• pp.319-328
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• 2020

This paper investigates the effect of the width of failure and tension crack (TC) on the stability of cohesive-frictional soil slopes in three dimensions. Working analytically, the slip surface and the tension crack are considered to have spheroid and cylindrical shape respectively, although the case of tension crack having planar, vertical surface is also discussed; the latter was found to return higher safety factor values. Because at the initiation of a purely rotational slide along a spheroid surface no shear forces develop inside the failure mass, the rigid body concept is conveniently used; in this respect, the validity of the rigid body concept is discussed, whilst it is supported by comparison examples. Stability tables are given for fully drained and fully saturated slopes without TC, with non-filled TC as well as with fully-filled TC. Among the main findings is that, the width of failure corresponding to the minimum safety factor value is not always infinite, but it is affected by the triggering factor for failure (e.g., water acting as pore pressures and/or as hydrostatic force in the TC). More specifically, it was found that, when a slope is near its limit equilibrium and under the influence of a triggering factor, the minimum safety factor value corresponds to a near spherical failure mechanism, even if the triggering factor (e.g., pore-water pressures) acts uniformly along the third dimension. Moreover, it was found that, the effect of tension crack is much greater when the stability of slopes is studied in three dimensions; indeed, safety factor values comparable to the 2D case are obtained.

• 한국지반공학회논문집
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• 제33권4호
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• pp.5-15
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• 2017

3힌지파괴(three-hinge failure)는 비탈면 방향과 평행한 절리와 그에 직교하는 절리로 구성된 암반비탈면에서 발생한다. 비탈면 설계 시 일반적으로 쓰이는 한계평형법과 유한요소법은 이러한 암반비탈면 내 3힌지파괴를 모사하기에는 어려움이 따른다. 따라서 본 연구에서는 3힌지파괴를 모사하기 위해 2차원 DEM 해석프로그램인 UDEC을 이용하여 풋월 비탈면에서 흔히 발생되는 3힌지파괴의 메커니즘 및 안정성에 미치는 영향 인자에 대하여 매개변수 분석을 연구하였다. 매개변수 분석은 암반절리(층면절리, 공액절리 등)의 구조 및 지하수위 조건 등을 변경하여 수행하였다. 수치해석 결과, 3힌지파괴를 유발하는 인자 중 지하수위의 영향이 가장 큰 것으로 나타났으며, 층면절리 및 기저부절리의 마찰각 변화에 따라 안전율과 파괴 형태가 다르게 나타나는 것으로 분석되었다. 본 연구결과를 통해 비탈면 보강을 포함한 풋월 비탈면의 최적설계 및 시공에 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권4호
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• pp.659-665
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• 2016

풋월 비탈면 설계 시 해석시간이 짧고, 간편하여 한계평형법을 주로 이용하였으나, 쟁기형태파괴를 모사하기에는 어려움이 따른다. 따라서, 본 연구에서는 2차원 DEM (Distinct Element Method) 해석프로그램인 UDEC을 이용해 수치해석을 수행하여 풋월 비탈면에서 발생되는 쟁기형태파괴에 미치는 영향인자를 분석하였다. 매개변수분석은 암반절리(층면절리, 공액절리, 비탈면의 하단에 위치한 절리)의 구조 및 암반절리상태 등을 변경하여 수행하였으며, 비탈면의 안전율은 강도감소법(Strength Reduction Method)을 이용하여 산정하였다. 수치해석 결과를 통해 쟁기형태파괴는 공액절리(conjugate joint)의 경사각에 주로 의존하고 있음을 확인할 수 있었으며, 층리의 한계간격 및 슬래브의 한계길이가 공액절리의 경사각에 영향을 받는 것으로 나타났다. 본 연구결과는 비탈면 보강을 포함한 풋월 비탈면의 최적설계 및 시공에 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제8권2호
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• pp.11-18
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• 2007

철도 연변 사면의 활동은 열차 노선의 사용성과 안전성에 상당한 영향을 미치고 있다. 따라서 사면안정 문제는 철도 노선 운용에 있어 큰 관심사항이다. 본 연구에서는 철도연변 사면의 활동이 발생하는 조건에서의 강우정보를 분석하였으며 침투해석과 한계평형해석을 통하여 강우를 고려한 사면의 안정성 분석 기법을 제시하고자 한다. 강우량 분석결과 사면활동이 발생하기까지 누적강우량은 150~500mm 사이에 분포하고 있었고 강우지속시간은 3~24시간으로 나타났다. 분석된 강우량을 바탕으로 무한사면 조건에서의 침투해석과 강체거동 분석을 수행하고 무한사면의 심도는 2m를 가정하였으며 다중의 파괴면은 2m 심도로부터 16.7cm 간격으로 모델링이 되었다. 한계파괴심도인 2m는 안전율이 수렴하는 심도이다. 해석결과 기존의 사면안정성 평가 기준에서 고려하고 있는 우기시 해석조건의 결과보다 현실적인 안전율을 보였다. 또한 누적강우량, 강우지속시간, 안전율을 축으로 하는 3차원 공간상에 안전율 변화 추이를 도시한 결과 강우를 고려한 사면의 안전성 분석 시 일반적으로 고려하는 강우강도 뿐만 아니라 누적강우량(강우지속시간) 또한 고려되어야 할 것으로 판단되었다.

• 한국농공학회논문집
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• 제48권1호
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• pp.71-79
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• 2006

In Korea, most landslides occurred during the rainy season and had a shallow failure plane parallel to the slope. For these types of rainfall-induced failures, the most important factor triggering slope unstability is decrease in the matric suction of unsaturated soils with increasing saturation depth by rainfall infiltration. The saturation depth was readily estimated using modified Green-Ampt model proposed by Chu et al. (Chu Model) at present. But Chu Model involves some problems for application, because water-redistribution phenomena were not effected. So the modified Chu Model (MCGAM) which reflect water redistribution phono mens was developed. The results showed that the MCGAM had a better agreement with measured volumetric water contents than existing Chu Model.

• 한국농공학회논문집
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• 제49권1호
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• pp.57-65
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• 2007

In Korea, most landslides occurr during the rainy season and have shallow failure planes parallel to the slope. For these types of rainfall-induced failures, the most important factor triggering slope unstability is decrease in the matric suction of unsaturated soils with increasing saturation depth by rainfall infiltration. For this reason, estimation of cumulative infiltration has a significance. In this study, infiltration rate and cumulative infiltration are estimated by using both Mein & Larson model based on Green-Ampt infiltration model and using modified Mein & Larson model to which unsteady rainfall is applied. According to the results, the modified model is more reasonable than Mein & Larson method itself in estimation of infiltration rate and saturation depth because of considering real pending condition.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제16권4호
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• pp.23-32
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• 2015

This paper addresses the effects of extreme rainfall on the stability of cut slopes in Yen Bai city, Northern Viet Nam. In this area, natural slopes are excavated to create places for infrastructures and buildings. Cut slopes are usually made without proper site investigations; the design is mostly based on experience. In recent years, many slope failures have occurred along these cuts especially in rainy seasons, resulting in properties damaged and loss of lives. To explain the reason that slope failure often happens during rainy seasons, this research analyzed the influence of extreme rainfalls, initial ground conditions, and soil permeability on the changes of pore water pressure within the typical slope, thereafter determining the impact of these changes on the slope stability factor of safety. The extreme rainfalls were selected based on all of the rainfalls triggering landslide events that have occurred over the period from 1960 to 2009. The factor of safety (FS) was calculated using Bishop's simplified method. The results show that when the maximum infiltration capacity of the slope top soil is less than the rainfall intensity, slope failures may occur 14 hours after the rain starts. And when this happens, the rainfall duration is the deciding factor that affects the slope FS values. In short, cut slopes in Yen Bai may be stable in normal conditions after the excavation, but under the influence of tropical rain storms, their stability is always questionable.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2002년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.88-91
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• 2002

The two dimensional size effect of specimen gauge section (length x width) was investigated on the compressive behavior of a T300/924 [45/-45/0/90]3s, carbon fiber-epoxy laminate. A modified ICSTM compression test fixture was used together with an anti-buckling device to test 3mm thick specimens with a 30$\times$30, 50$\times$50, 70$\times$70, and 90mm$\times$90mm gauge length by width section. In all cases failure was sudden and occurred mainly within the gauge length. Post failure examination suggests that $0^{\circ}$ fiber microbuckling is the critical damage mechanism that causes final failure. This is the matrix dominated failure mode and its triggering depends very much on initial fiber waviness. It is suggested that manufacturing process and quality may play a significant role in determining the compressive strength. When the anti-buckling device was used on specimens, it was showed that the compressive strength with the device was slightly greater than that without the device due to surface friction between the specimen and the device by pretoque in bolts of the device. In the analysis result on influence of the anti-buckling device using the finite element method, it was found that the compressive strength with the anti-buckling device by loaded bolts was about 7% higher than actual compressive strength. Additionally, compressive tests on specimen with an open hole were performed. The local stress concentration arising from the hole dominates the strength of the laminate rather than the stresses in the bulk of the material. It is observed that the remote failure stress decreases with increasing hole size and specimen width but is generally well above the value one might predict from the elastic stress concentration factor. This suggests that the material is not ideally brittle and some stress relief occurs around the hole. X-ray radiography reveals that damage in the form of fiber microbuckling and delamination initiates at the edge of the hole at approximately 80% of the failure load and extends stably under increasing load before becoming unstable at a critical length of 2-3mm (depends on specimen geometry). This damage growth and failure are analysed by a linear cohesive zone model. Using the independently measured laminate parameters of unnotched compressive strength and in-plane fracture toughness the model predicts successfully the notched strength as a function of hole size and width.

• Earthquakes and Structures
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• 제23권1호
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• pp.23-34
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• 2022

This paper presents experimental studies on reinforced concrete moment resisting frames that have engineered cementitious composite (ECC) in plastic hinge length (PHL) of beam/column members and beam-column joints. A two-story frame structure reduced by a 1:3 scale was further tested through a shake-table (seismic simulator) using multiple levels of simulated earthquake motions. One model conformed to all the ACI-318 requirements for IMRF, whereas the second model used lower-strength concrete in the beam/column members outside PHL. The acceleration time history of the 1994 Northridge earthquake was selected and scaled to multiple levels for shake-table testing. This study reports the observed damage mechanism, lateral strength-displacement capacity curve, and the computed response parameters for each model. The tests verified that nonlinearity remained confined to beam/column ends, i.e., member joint interface. Calculated response modification factors were 11.6 and 9.6 for the code-conforming and concrete strength deficient models. Results show that the RC-ECC frame's performance in design-based and maximum considered earthquakes; without exceeding maximum permissible drift under design-base earthquake motions and not triggering any unstable mode of damage/failure under maximum considered earthquakes. This research also indicates that the introduction of ECC in PHL of the beam/column members' detailing may be relaxed for the IMRF structures.

• Composites Research
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• 제15권4호
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• pp.23-31
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• 2002

시편 게이지 면적($길이{\;}{\times}{\;}폭$)의 이차원 크기효과가 T300/924 $[45/-45/0/90]_3s$ 탄소섬유/에폭시 적층판의 압축거동에 대해 조사하였다. 개조된 압축시험치구(ICSTM)와 좌굴방지장치가 $30mm{\;}{\times}{\;}30mm,{\;}50mm{\;}{\times}{\;}50mm,{\;}70mm{\;}{\times}{\;}70mm,{\;}90mm{\;}{\times}{\;}90mm$의 게이지 길이와 폭을 가진 시편들의 압축시험에 사용하였다. 모든 경우의 파괴들은 시편 게이지 길이 내에서 주로 갑자기 발생하였다. 파괴 후 분석결과는 $0^{\circ}$층의 섬유의 미소좌굴에 의해 파괴를 시작하여 최종파괴를 일으키는 임계파괴기구일 것으로 생각되었다. 이것은 매트릭스 지배적인 파괴를 의미하며, 초기섬유굴곡에 따라 파괴가 지배적으로 시작된다는 것을 말한다 이것은 또한 제작공정과 품질이 압축강도를 결정하는 중요한 역할을 한다고 볼 수 있다. 좌굴방지장치를 장착하고 시험할 때 장치의 볼트 조임 토크에 따라 시편과의 접촉마찰 등에 의해 실제 압축강도 보다 크게 나타나는 결과를 보였다. 좌굴방지장치의 영향을 유한요소법을 이용하여 해석한 결과 실제 압축강도 보다 7% 정도 크게 나타남을 확인하였다. 부가적으로 홀을 갖는 시편들의 압축시험도 수행되었다. 홀에 의한 국부응력집중이 적층판 강도에 지배적 요인이었다. 파괴강도는 홀 크기와 시편 폭이 증가할수록 감소하였으나 탄성응력집중계수로 예측된 값보다는 일반적으로 크게 나타났다. 이것은 사용된 복합재가 이상적인 취성재질이 아니라는 것을 의미하며 홀 주위에서 다소간의 응력이완이 발생한다고 볼 수 있다. X선 검사 사진분석에서 섬유좌굴과 층간분리형태의 손상이 파괴하중의 약 80%에서 홀 가장자리로부터 시작되었고 임계파괴크랙길이인 2-3mm의 불안정한 상태에 도달하기 전까지는 하중 증가와 더불어 안정되게 파괴가 진전되었다(시편의 기하학적 크기에 의존함). 이 손상과 파괴는 선형 cohesive zone 모델로 해석되었다. 노치없는 시편의 압축강도와 평면 파괴인성의 측정된 적층판 변수들을 사용하여 홀의 크기와 시편 폭의 함수로서 홀을 갖는 적층판의 압축강도를 성공적으로 예측하였다.