Hydraulic conductivity along rock fracture is mainly dependent on fracture geometries such as orientation, aperture, roughness and connectivity. Therefore, it needs to consider fracture geometries sufficiently on a fracture model for a numerical analysis to calculate permeability coefficient in a fracture. This study performed new type of numerical analysis using a homogenization analysis method to calculate permeability coefficient accurately along single fractures with several fracture models that were considered fracture geometries as much as possible. First of all, fracture roughness and aperture variation due to normal stress applied on a fracture were directly measured under a confocal laser scaning microscope (CLSM). The acquired geometric data were used as input data to construct fracture models for the homogenization analysis (HA). Using the constructed fracture models, the homogenization analysis method can compute permeability coefficient with consideration of material properties both in microscale and in macroscale. The HA is a new type of perturbation theory developed to characterize the behavior of a micro inhomogeneous material with a periodic microstructure. It calculates micro scale permeability coefficient at homogeneous microscale, and then, computes a homogenized permeability coefficient (C-permeability coefficient) at macro scale. Therefore, it is possible to analyze accurate characteristics of permeability reflected with local effect of facture geometry. Several computations of the HA were conducted to prove validity of the HA results compared with the empirical equations of permeability in the previous studies using the constructed 2-D fracture models. The model can be classified into a parallel plate model that has fracture roughness and identical aperture along a fracture. According to the computation results, the conventional C-permeability coefficients have values in the range of the same order or difference of one order from the permeability coefficients calculated by an empirical equation. It means that the HA result is valid to calculate permeability coefficient along a fracture. However, it should be noted that C-permeability coefficient is more accurate result than the preexisting equations of permeability calculation, because the HA considers permeability characteristics of locally inhomogeneous fracture geometries and material properties both in microscale and macroscale.
Choi, Jae Yoon;Kim, Jong Wook;Lee, Hye Min;Yoon, Byung Il;Woo, Seung-Buhm
Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers
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제33권1호
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pp.1-12
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2021
To investigate the effect of freshwater discharge on the seawater circulation in the semi-closed harbor, a 3-D hydrodynamic model was applied to the International Ferry Terminal (IFT). The model run is conducted for 45 days (from May 15 to June 30, 2020), and the reproducibility of the model for time-spatial variability of current velocity and salinity was verified by comparison with model results and observation data. There are two sources of freshwater towards inside of the IFT: Han River and water reservoir located in the eastern part of IFT. In residual current velocity results, the two-layer circulation (the seaward flow near surface and the landward flow near bottom)derived from the horizontal salinity gradient in only considering the discharge from a Han River is more developed than that considering both the Han River and water reservoir. This suggests that the impact of freshwater from the reservoir is greater in the IFT areas than that from a Han River. Additionally, the two-layer circulation is stronger in the IFT located in southern part than Incheon South Port located in northern part. This process is formed by the interaction between tidal current propagating into the port and freshwater discharge from a water reservoir, and flow with a low salinity (near 0 psu) is delivered into the IFT. This low salinity distribution reinforces the horizontal stratification in front of the IFT, and maintains a two-layer circulation. Therefore, local sources of freshwater input are considered to estimate for mass transport process associated with the seawater circulation within the harbor and It is necessary to perform a numerical model according to the real-time freshwater flow rate discharged.
The effects of pH and temperature on the removal of two dyes (neutral red; NR and malachite green oxalates; MG) from aqueous effluents using Maghnia montmorillonite clay in a batch adsorption process were investigated. The results showed the stability of the optical properties of MG in aqueous solution and adsorbed onto clay under wide range of pH 3-9. However, the interaction of NR dye with clay is accompanied by a red shift of the main absorption bands of monomer cations under pH range of 3-5, whereas, those of neutral form remains nearly constant over the pH range of 8-12. The optimal pH for favorable adsorption of the dyes, i.e. ${\geq}$90% has been achieved in aqueous solutions at 6 and 7 for NR and VM respectively. The most suitable adsorption temperatures were 298 and 318 K with maximum adsorption capacities of 465.13mg/g for NR and 459.89 mg/g for MG. The adsorption equilibrium results for both dyes follow Langmuir, Freundlich isotherms. The numerical values of the mean free energy $E_a$ of 4.472-5.559 kj/mol and 2.000-2.886 kj/mol for NR and MG respectively indicated physical adsorption. Various thermodynamic parameters, such as ${\Delta}H^{\circ}$, ${\Delta}S^{\circ}$, ${\Delta}G^{\circ}$ and Ea have been calculated. The data showed that the adsorption process is spontaneous and endothermic. The sticking probability model was further used to assess the potential feasibility of the clay mineral as an alternative adsorbent for organic ion pollutants in aqueous solution.
This study, it was tried to evaluate the asphalt behavior under tensile loading conditions through indirect Brazilian and direct tensile tests, experimentally and numerically. This paper is important from two points of view. The first one, a new test method was developed for the determination of the direct tensile strength of asphalt and its difference was obtained from the indirect test method. The second one, the effects of particle size and loading rate have been cleared on the tensile fracture mechanism. The experimental direct tensile strength of the asphalt specimens was measured in the laboratory using the compression-to-tensile load converting (CTLC) device. Some special types of asphalt specimens were prepared in the form of slabs with a central hole. The CTLC device is then equipped with this specimen and placed in the universal testing machine. Then, the direct tensile strength of asphalt specimens with different sizes of ingredients can be measured at different loading rates in the laboratory. The particle flow code (PFC) was used to numerically simulate the direct tensile strength test of asphalt samples. This numerical modeling technique is based on the versatile discrete element method (DEM). Three different particle diameters were chosen and were tested under three different loading rates. The results show that when the loading rate was 0.016 mm/sec, two tensile cracks were initiated from the left and right of the hole and propagated perpendicular to the loading axis till coalescence to the model boundary. When the loading rate was 0.032 mm/sec, two tensile cracks were initiated from the left and right of the hole and propagated perpendicular to the loading axis. The branching occurs in these cracks. This shows that the crack propagation is under quasi-static conditions. When the loading rate was 0.064 mm/sec, mixed tensile and shear cracks were initiated below the loading walls and branching occurred in these cracks. This shows that the crack propagation is under dynamic conditions. The loading rate increases and the tensile strength increases. Because all defects mobilized under a low loading rate and this led to decreasing the tensile strength. The experimental results for the direct tensile strengths of asphalt specimens of different ingredients were in good accordance with their corresponding results approximated by DEM software.
Kim, Yeong-Ho;Kong, In-Hak;Chung, Chu-Yong;Shin, Inchul;Cheong, Seonghoon;Jung, Won-Chan;Mo, Hee-Sook;Kim, Sang-Il;Lee, Yang-Won
Korean Journal of Remote Sensing
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제35권2호
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pp.337-342
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2019
This letter describes the development of WRI (Wildfire Risk Index) using GDAPS (Global Data Assimilation and Prediction System) and satellite data, and its application to the Goseong-Sokcho and Gangneung-Donghae wildfires in April 4, 2019. We made sure that the proposed WRI represented the change of wildfire risk of around March 19 and April 4 very well. Our approach can be a viable option for wildfire risk monitoring, and future works will be necessary for the utilization of GK-2A products and the coupling with the wildfire prediction model of the Korea Forest Service.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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제26권3C호
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pp.143-155
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2006
SPT-Uphole tomography method was introduced for the evaluation of near subsurface shear wave velocity (Vs) distribution map. In SPT-Uphole method, SPT (Standard Penetration Test) which is common in geotechnical site investigation was used as a source and several surface geophones in line were used as receivers. Vs distribution map which is the triangular shape around the boring point can be developed by tomography inversion. To obtain the exact travel time information of shear wave component, a procedure using the magnitude summation of vertical and horizontal components was used based on the evaluation of particle motion at the surface. It was verified that proposed method could give reliable Vs distribution map through the numerical study using the FEM (Finite Element Method) model. Finally, SPT-Uphole tomography method was performed at the weathered soil site where several boring data with SPT-N values are available, and the feasibility of proposed method was verified in the field.
The purpose of this study was to investigate whether there were any changes in taste sensitivity with recurrent aphthous ulceration. Nintyseven subjects(25 males and 72 females) were included for the study and they were categorized into 2 groups(recurrent aphthous ulceration 27 persons, control 70 persons), recurrent aphthous ulceration group was investigated in the department of Oral Medicine, College of Dentistry, Pusan National University from April, 2005 to August, 2006 and control group was investigated in the clinic at Incheon city from June, 2006 to August, 2006. The electrical taste thresholds were measured using an electrogustometer of the 4 different sites(tongue tip, tongue lateral, circumvallate papilla and soft palate) in oral cavity. The results were as follows ; 1. The electrical taste threshold showed significant lower in the RAU group. 2. The electrical taste threshold showed significant lower in female group, and showed significant lower except soft palate in male group of the RAU group. 3. The electrical taste threshold showed a tendency to increase in all site of the multiple RAU group, but there were no significant differences. 4. The electrical taste threshold showed a tendency to increase in tongue lateral of the acute RAU group, and showed a tendency to increase in tongue tip, circumvallate papilla, soft palate of the chronic RAU group. 5. After treatment, electrical taste threshold was significant increase than initial visit in the RAU group. 6. After treatment, NAS showed a tendency to decrease in the RAU group.
Kim, Seo-Jun;Hong, Sang-Jin;Yoon, Byung-Man;Ji, Un
Journal of Korea Water Resources Association
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제45권5호
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pp.495-503
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2012
It is necessary to perform the precise analysis of unsteady flow for effective design of the side-weir detention basin installed in the river. Generally, the HEC-RAS program, which is a 1D unsteady numerical model, is mostly used to simulate the unsteady flow for rivers. However, it is difficult to have confidence of unsteady flow results simulated by HEC-RAS due to the lack of experimental data and field monitoring data for the channel with a side-weir detention basin. Therefore, the purpose of this study is to validate or verify the simulation results calculated by HEC-RAS through the experiments for the open channel with a side-weir detention basin using specially-designed unsteady discharge-supply system. The experimental cases included unsteady flows in the straight channel with and without a side-weir detention basin. Especially, for the case with a detention basin, the experiment was performed to consider only the free flow condition over the side-weir. The study results showed that values of water level and discharge obtained from HEC-RAS coincided reasonably with experimental results with the maximum error of 3% for water level and 1% for discharge in the case of the flow without the side-weir detention basin and 4% for water level and 2% for discharge with the side-weir detention basin.
Choi, Sang Do;Eum, Tae Soo;Shin, Eun Taek;Song, Chang Geun
Journal of Convergence for Information Technology
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제10권10호
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pp.115-122
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2020
Due to the climate change, torrential rain downpours unprecedentedly, and urban areas repeatedly suffer from the inundation damages, which cause miserable loss of property and life by flooding. Two major reasons of urban flooding are river inundation and inland submergence. However, most of previous studies ignored the comprehensive mechanism of those two factors, and showed discrepancy and inadequacy due to the linear summation of each analysis result. In this study, river inundation and inland flooding were analyzed at the same time. Petrov-stabilizing scheme was adopted to capture the shock wave accurately by which river inundation can be modularized. In addition, flux-blocking alrotithm was introduced to handle the wet and dry phenomena. Sink/source terms with EGR (Exponentially Growth Rate) concept were incorporated to the shallow water equations to consider inland flooding. Comprehensive simulation implementing inland flooding and river inundation at the same time produced satisfactory results because it can reflect the counterbalancing and superposition effects, which provided accurate prediction in flooding analysis.
In this study, the effect of the fluid flow characteristics on the length distribution of the fracture elements composing the fracture network is analyzed numerically using the 3D fracture crack network model. The truncated power-law distribution is applied to generate the length distribution of the fracture elements and the simulations of fluid flow are carried out with the exponent ${\beta}_l$ from 1.0 to 6.0. As a result of simulations, when the exponent ${\beta}_l$ increases, the length distribution of the fracture elements gradually decreases, and the connectivity between the fracture elements affecting the permeability of the fracture network becomes weak. When we analyzed the distributions of flow rate calculated at each fracture element with the exponent ${\beta}_l$, the mean flow rate at ${\beta}_l=1.0$ was estimated to be about 447 times larger than that at ${\beta}_l=6.0$ and for the flow calculated at the outflow boundary of the fracture network, the case of ${\beta}_l=1.0$ was estimated to be 6,440 times larger than that of ${\beta}_l=6.0$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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