• Tunnel and Underground Space
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• v.26 no.1
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• pp.12-23
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• 2016

For a successful accomplishment of Carbon Capture Sequestration (CCS) projects, appropriate injection conditions should be designed and optimized for site specific geological conditions. In this study, we evaluated the effect of injection conditions such as injection temperature and injection rate on the geomechanical stability of CCS system in terms of TOUGH-FLAC simulator, which is one of the well-known T-H-M coupled analysis methods. The stability of the storage system was assessed by a shear slip potential of the pre-existing fractures both in a reservoir and caprock, expressed by mobilized friction angle and Mohr stress circle. We demonstrated that no tensile fracturing was induced even in the cold CO2 injection, where the injected CO2 temperature is much lower than that of the reservoir and tensile thermal stress is generated, but shear slip of the fractures in the reservoir may occur. We also conducted a scenario analysis by varying injected CO2 volume per unit time, and found out that it was when the injection rate was decreasing in a step-wise that showed the least potential of a shear slip.

• Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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• v.8 no.4
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• pp.355-363
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• 2006

In this study, it was analyzed how the pore pressure behind a subsea tunnel influences on the stability of the tunnel. The tunnel is located in the soft rock layer, and a soft sandy layer and weathered soil layer are located on the top of it. Coupled numerical analyses are performed for both drained and undrained condition with varying coefficients of lateral earth pressure. In the case of undrained conditions, the stability of the tunnel was analyzed with different thicknesses of shotcrete. On the other hand, a sensitivity analysis was performed with different hydraulic conductivities and porosities of the shotcrete for the drained conditions. The stability of a subsea tunnel was evaluated in terms of safety factor suggested by You et al.(2000, 2001, 2005) based on the shear strength reduction technique. In this paper, the safety factor of a tunnel was calculated under steady state flow condition during hydro-mechanical coupled analysis. As a result, it was found that the stability of a subsea tunnel could be rather increased by allowing a proper amount of groundwater inflow into a subsea tunnel.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.49 no.9
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• pp.773-787
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• 2016

A coupled river-overland hydrodynamic model was applied to estimate flood risk by a scenario-based approach. The study area is Seongseo Industrial Complex in Daegu which is located near Nakdong river and Geumho river. Inundation depth and velocity at each time were calculated by applying a coupled 1D/2D hydrodynamic model to the target area of interest. The 2D inundation analysis for river and overland domain was performed with the scenario-based approach that there are levee overflow against 100/200 year high quantile (97.5%) design flood and levee break against 100/200 year normal quantile (50%) design flood. The level of flood risk was displayed for resident/industrial area using information about maximum depth and velocity of each node computed from the 2D inundation map. The research outcome would be very useful in establishing specified emergency action plans (EAP) in case of levee break and overflowing resulting from a flood.

• Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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• v.12 no.2
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• pp.145-155
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• 2010

Recently interest in subsea tunnels is increasing nationwide and the construction of a subsea tunnel is taking place. For the stability of such a subsea tunnel, grouting is necessary for the water barrier and reinforcement of the tunnel. In this study, therefore, it was investigated how the grouting reinforcement had an effect on the stability of a subsea tunnel located in a great depth. To this end, Hydro-mechanical coupled analyses were performed for a sensitivity analysis in terms of different grouting range, rock class, shotcrete thickness, coefficient of lateral earth pressure, grouting thickness, and pumping existence for the rock classes I, III, and V. FLAC-2D ver. 5.0 was used for the numerical analyses. It was came to the conclusion that the effect of the increased water pressure due to the water barrier of the grouting should be considered as well as the strength improved effect in designing grouting reinforcement of subsea tunnels.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.213-213
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• 2011

남강은 낙동강에 유입되는 지류 중 가장 큰 하천으로서 낙동강 하류의 수질에 매우 큰 영향을 미치고 있다. 남강댐은 저수 용량에 비해 유역면적이 주요 저수지들에 비하여 월등하게 크므로 홍수시 순간적으로 다량의 유량 및 오염물질이 방류되어 낙동강에 유입되는 특성을 가지고 있다. 남강댐은 서북측에서 유입되는 경호강과 남쪽에서 댐축과 가까이 유입되는 덕천강이 공간적으로 멀리 떨어져 있음으로 인해, 주요 유입물질이 유입되는 시기에 횡방향 및 종방향으로 농도차이를 나타내고 있으며, 과거에 설치되었던 댐이 수중에 존재함으로 인해 국지적인 정체현상이 발생하고 있다. 남강은 현재 경남권은 물론, 거제 및 부산권의 용수원을 공급하거나 예정으로 있으므로 수질관리에 가장 큰 우선순위를 두어야 한다. 남강댐의 합리적인 수질관리를 위해서는 호 내의 공간적 시간적 수질변화에 대한 이해와 수질변화 여건에 있으며 이용되는 만큼 호 내의 정밀한 유체거동 해석이 필수적이다. 본 연구에서는 남강댐의 수리-수질 특성을 진단하고 예측하기 위하여 3차원 수리동역학 모델인 EFDC와 수질모델인 WASP을 연계하여 사용하였다. 유량 경계조건은 한국수자원공사 및 국가수자원관리 종합 정보시스템(WAMIS)의 남강댐 운영 자료를 바탕으로 남강댐의 유입량과 유출량 자료를 작성하였다. 남강으로 유입되는 지천 및 호 내의 수온, SS 및 수질농도 등은 환경부의 물환경정보시스템의 월 측정자료를 사용하였으며, 기상조건은 진주 기상대의 자료를 사용하였다. 본 연구에서 가용한 입력자료를 이용하여 남강댐의 수리 및 수질 및 부유물질 특성을 모의하였으며 EFDC-WASP 모델을 이용하여 성공적인 보정이 가능한 것을 확인하였다. 그러나 자세한 분석과 대책을 수립하기 위해서는 남강댐의 유입 수질 및 유량 자료에 대한 실질적인 모니터링이 수행되는 것이 필요하다고 판단된다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.33 no.3
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• pp.1017-1025
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• 2013

The monolithically coupled finite element analysis for a deformable unsaturated soil slope is performed to investigate matric suction distribution on a soil slope subjected to rainfall infiltration, which can consider the hydraulic-mechanical characteristics for the analysis. The soil-water characteristic curves (SWCC) are experimentally determined to estimate three types of hydraulic properties of domestic areas. Based on the physical properties, the distribution of matric suction is investigated by considering the major factors, such as soil conditions, rainfall intensities, and slope angles. It is found from the results of this study that the matric suction rapidly decreases with an increase in rainfall intensity, regardless a slope angle. The slope surface is more easily saturated when its saturated hydraulic conductivity is smaller than rainfall intensity, and for the case of multi-layered soil slope, hydraulic characteristics of slope surface has a significant influence on matric suction distribution.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.588-592
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• 2012

저수지에서 퇴사가 저수지에 미치는 영향으로는 저수용량의 감소로 인한 용수공급량 저하, 상류하천 수위 상승에 따른 홍수소통능력 감소로 인한 배수위 상승, 퇴적토의 용출에 의한 부영양화 촉진 및 중금속 퇴적 등의 수질변화, 퇴사로 인한 어류서식처 환경의 변화 등이 있다. 또한, 저수지로 유입되는 유사에 대한 정확한 예측은 댐의 계획 및 운영과 관련된 저수지 퇴사관계를 이해하는데 필수 요소이다. 즉, 저수지 퇴사에 관한 예측 자료는 댐 설계시에 장래 50년 및 100년 후의 저수위-저수용량 관계곡선을 결정하고, 댐의 사수위를 결정하는데 중요한 기본자료이며, 또한 댐 건설후의 저수지내로 유입되는 유사의 공간적 퇴적분포를 예측하고, 기능별 저수지 용량배분, 본체 및 취수구 등 각종 수리구조물의 안정, 저수지 상류 퇴사로 인한 홍수위의 상승 등 저수지 제 기능의 적정 관리를 계획하는데 필요한 기본자료이기 때문이다. 본 연구에서는 저수지 내에서의 2차원적 하상변동을 해석하기 위한 퇴사 모델링 방법으로 2차원 정상 및 동수역학적인 유사이송과 하상변동을 모의할 수 있으며, 침식과 포착 및 이송 그리고 퇴적의 각 단계에 따라 세부모의가 가능할 뿐만 아니라 RMA2와 SMS 프로그램과 상호 연계가 자유로운 SED-2D 모형을 이용하여 댐 축조로 인한 저수지내의 퇴사거동을 모의한 후 하상변동을 분석하였다.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.30 no.4
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• pp.35-45
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• 2014

Limit equilibrium methods of slope stability analysis have been widely adopted mainly due to their simplicity and applicability. However, the conventional methods may not give reliable and convincing results for various geological conditions such as nonhomogeneous and anisotropic soils. Also, they do not take into account soil slope history nor the initial state of stress, for example excavation or fill placement. In contrast to the limit equilibrium analysis, the analysis of deformation and stress distribution by finite element method can deal with the complex loading sequence and the growth of inelastic zone with time. This paper proposes a technique to determine the critical slip surface as well as to calculate the factor of safety for shallow failure on partially saturated soil slope. Based on the effective stress field in finite element analysis, all stresses are estimated at each Gaussian point of elements. The search strategy for a noncircular critical slip surface along weak points is appropriate for rainfall-induced shallow slope failure. The change of unit weight by seepage force has an effect on the horizontal and vertical displacements on the soil slope. The Drucker-Prager failure criterion was adopted for stress-strain relation to calculate coupling hydraulic and mechanical behavior of the partially saturated soil slope.

• Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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• v.11 no.3
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• pp.243-254
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• 2009

Tunnel problems relate to pore water pressure generally occur due to the restriction of groundwater flow into the tunnel which is generally caused by the deterioration of drainage systems. Previous studies have identified the problem as combined mechanical and hydraulic interaction occasions. In this study, detrimental effects of pore water pressure on the lining were investigated using the finite element method considering deterioration of the drainage system. Particularly, double-lined linings with drain-holes are considered. Deterioration of drainage system is represented as blockages of drain-holes. It is identified that the secondary lining ran be influenced by the deterioration of drainage system. It is shown that a tunnel with all drain-holes blocked moved upward, and unbalanced drain-hole blocking may result in torsional behavior of the tunnel which causes significant damages to the secondary linings.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.908-908
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• 2012

국내 기후 특성상 하절기에 집중되는 강우로 인해 댐의 건설을 홍수조절, 용수확보 및 전력생산 등의 목적에 있어서 불가피하다. 이와 같은 저수지와 하류하천은 댐 수문 개폐에 따라 흐름변화로 인하여 수체의 거동 및 수질 변화가 발생하며, 일반적인 하천과는 다른 특성을 지니게 된다. 또한 수심이 깊은 저수지의 경우에는 흐름방향과 더불어 수심 방향의 특성도 중요하며, 수리 및 수질 모형의 연계를 통한 3차원적인 해석을 필요로 한다. 유역 내 지상 또는 대기에서 발생한 모든 오염물질은 강우에 의해 하천과 호수와 같은 수체로 유입되며, 강우가 발생했을 때 유역의 토지피복 상태와 수리, 지형, 강우강도, 토양의 특성에 의해 하천으로 유입되는 오염물질의 농도와 부하특성이 달라진다. 비점오염물질의 축적이 가능한 호수나 저수지에서는 비점오염원의 유입이 더 큰 문제가 되며, 유량이 극히 미미한 하천의 경우에는 강우초기에 일시에 집중적으로 유입되는 초기 오염 부하량이 문제가 된다. 강우유출수의 하천 유입은 강우 현상과 밀접한 관계를 맺고 있으므로 그 제어가 쉽지 않다. 이러므로 이를 총괄하는 유역통합관리기술이 필요로 하며, 기존의 유역통합관리기술은 댐 상류유역을 중심으로 개발되고 있으며, 댐 상류유역과 저수지, 하류하천으로 구분되어 연구되어 왔다. 또한 각각의 모형이 개별적으로 적용되어 통합적인 평가시스템이 표준화되지 않은 관계로 댐 상하류 모니터링 자료가 연계된 실무 적용이 이루어지지 않고 있다. 따라서 하천 수리 수문학적 역학구조를 이해하고 그 특성에 적합하게 평가할 수 있는 표준화된 시스템이 구축되어야 한다. 또한 효과적인 유역통합관리를 위해서는 하천의 현재 뿐만 아니라 장래에 대한 예측부분도 포함되어야 한다. 본 연구에서는 댐 유역에서의 유출과 수질 변화를 모의하고 이를 이용하여 저수지 내에서의 오염물질 거동에 대해서 해석하였다. 또한 기후변화에 따른 유역, 저수지 및 하천에 미치는 영향을 고려하기 위하여 고해상도 지역기후전망 모의자료를 이용하여 수문학적 스케일로 통계적 상세화한 후 지역별 상세수문시나리오를 생산하여 미래 예측에 활용하였다. 기후변화 시나리오의 상세화를 통한 상세지역의 기후를 예측하고, 예측된 기상자료를 이용하여 유역모델을 모의하여 미래의 유출 및 수질 변화를 파악할 수 있는 기술 개발로 인해 저수지의 운영에 도움을 주고, 주수지의 치수증대 사업 등 유출의 변화에 따른 하류하천 변화를 파악할 수 있고, 기후변화에 따른 하류하천에 대한 홍수기 때 치수, 이수 및 방재에 대하여 기초자료를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.