• Geomechanics and Engineering
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• 제37권1호
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• pp.9-19
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• 2024

This study presents an energy analysis for large-strain cavity expansion problem based on the general strength criterion and energy theory. This study focuses on the energy dissipation problem during the cavity expansion process, dividing the soil mass around the cavity into an elastic region and a plastic region. Assuming compliance with the small deformation theory in the elastic region and the large deformation theory in the plastic region, combined with the general strength criterion of soil mass and energy theory, the energy dissipation solution for cavity expansion problem is derived. Firstly, from an energy perspective, the process of cavity expansion in soil mass is described as an energy conversion process. The energy dissipation mechanism is introduced into the traditional analysis of cavity expansion, and a general analytical solution for cavity expansion related to energy is derived. Subsequently, based on this general analytical solution of cavity expansion, the influence of different strength criterion, large-strain, expansion radius, cavity shape and characteristics of soil mass on the stress distribution, displacement field and energy evolution around the cavity is studied. Finally, the effectiveness and reliability of theoretical solution is verified by comparing the results of typical pressure-expansion curves with existing literature algorithms. The results indicate that different strength criterion have a relatively small impact on the displacement and strain field around the cavity, but a significant impact on the stress distribution and energy evolution around the cavity.

• Anatomy and Cell Biology
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• 제56권2호
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• pp.179-184
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• 2023

The Functional endoscopic sinus surgery through transnasal approach is a common modality of treatment for disorders of the nasal cavity, paranasal air sinuses as well as cranial cavity. The olfactory fossa (OF) is located along the superior aspect of cribriform plate which varies in shape and depth. This variable measurement of the depth of OF is mostly responsible for greater risk of intracranial infiltration during endoscopic procedures in and around the nasal cavity. The morphology of frontal and ethmoid sinus (ES) vary from simple to complex. This cadaveric study is planned to improve the ability of the otolaryngologist, radiologist to understand the possible morphological variations and plan steps of less invasive "precision surgery" to have a safe and complication free procedures. A total of 37 human head regions were included in the study. For classification of OF, Modified Kero's classification was used. The size, shape and cells of frontal and ES were noted. We found, type II (60.8%) OF was more common followed by type I (29.7%) than type III (9.5%). The shape of frontal sinus was comma shaped (55.4%) followed by oval (18.9%) than irregular (16.2%). Most common two cells type of ES was seen in 50.0% of both anterior and posterior ES. Out of 74 ES, 8.1% of Onodi cells and 14.9% of agger nasi cells were seen.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권2호
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• pp.287-303
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• 2018

최근 한국에서는 지반함몰(ground subsidence) 현상이 자주 발생하고 있다. 이에 정부에서는 지하안전관리에 관한 특별법을 제정하였고, 2018년 1월 1일부터 법이 시행될 예정이다. 이 법에 의하면, 지하 굴착 시 지하안전영향 평가를 수행해야 하며, 이후에도 주기적으로 지구물리탐사 기법을 통해서 지하공동의 발생 유무를 조사하여야 한다. 지하공동 발견 시에는 수치해석을 통해서 지하안전성을 평가하도록 규정하였다. 하지만, 발견된 지하공동을 수치적으로 모델링하는 방법이 정해지지 않아서 논란의 여지가 있다. 본 연구에서는 지하공동의 형상 및 지표로부터 지하공동까지의 깊이에 따른 영향을 연속체 해석 프로그램을 사용해서 검토하였다. 본 연구를 통해서 지하공동의 형상을 수치모델링에 반영하는 방법을 제시하였고, 지하공동의 형상 및 깊이와 전단강도감소기법으로 산정된 안전율과의 관계를 제시하였다. 본 연구의 결과는 지하안전영향평가에 관한 기초 자료가 될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.55-64
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• 2018

본 연구에서는 최근 도심지에서 발생하고 있는 지반함몰에 대하여 팽창재료를 이용한 긴급복구공법을 적용하고 이러한 공법의 적합성을 수치해석적으로 판단하고자 한다. 수치해석에 적용된 팽창재료의 특성을 평가하기 위하여 실내실험을 수행하였다. 실험으로 구한 팽창특성을 반영하여 다양한 공동 형상(직사각형 단면을 가지는 공동에 대하여 다양한 높이와 폭 조합)에 대하여 팽창재료를 적용하였을 경우 팽창재료 및 지반 거동을 평가하였다. 해석 결과, 공동의 상단과 하단의 연직변위는 공동의 높이보다는 공동의 폭에 큰 영향을 받으며, 공동 측면부의 수평변위는 공동 폭 보다는 공동의 높이의 영향을 많이 받는 것으로 나타났다. 또한, 팽창압이 작용하였을 경우 도로상부 표층의 수직변위량은 공동의 높이보다는 공동의 폭에 큰 영향을 받는 것을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제24권1호
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• pp.163-172
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• 2000

In this study, the scattered far-field due to a cavity embedded in infinite media subjected to the incident SH-wave was calculated by the boundary element method. The effects of cavity shape and distance between internal cavity and internal point in infinite media were considered. The scattered far-field of the frequency domain was transformed into the signal of the time domain by using the Inverse Fast Fourier Transform(IFFT). It was found that the amplitude of scattered signal in time domain decreased with the increase of the distance between the detecting points of ultrasonic scattered field and the center of internal cavity in media. In addition, the time delay was clearly found in time domain waveform as the distance between the detecting points of ultrasonic scattered field and the center of internal cavity was gradually increased.

• Geomechanics and Engineering
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• 제13권3호
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• pp.505-515
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• 2017

Based on the collapse characteristics of a shallow rectangular cavity, a three-dimensional failure mechanism which can be used to study the collapsing region of the rock mass above a shallow cavity roof is constructed. Considering the effects of surcharge pressure and surface bolt on the collapsing block, the external rate of works produced by surcharge pressure and surface bolt are included in the energy dissipation calculation. Using variational approach, an analytic expression of surface equation for the collapsing block, which can be used to study the collapsing region of the rock mass above a shallow cavity roof, is derived in the framework of upper bound theorem. Based on the analytic expression of surface equation, the shape of the collapsing block for shallow cavity is drawn. Moreover, the changing law of the collapsing region for different parameters indicates that the collapsing region of rock mass decreases with the increase of the density of surface bolt. This conclusion can provide reference for practicing geotechnical engineers to achieve an optimal design of supporting structure for a shallow cavity.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.49-56
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• 2022

본 연구에서는 공동이 발생된 도로 하부지반에서의 영향인자 분석과 지반의 안정성을 평가하기 위하여 다양한 영향인자(공동형상 및 규모, 포장층 두께, 교통하중의 크기)를 고려한 유한요소 수치해석을 수행하였다. 본 연구에서 적용된 수치해석 방법 및 결과에 대한 신뢰성을 검증하기 위하여 기존 연구 및 현장계측 결과와 비교·분석하였다. 수치해석 결과로부터 얻은 연직변위분포, 지표침하분포 및 침하량, 응력비 분포, 안전율 분포를 통해 영향인자 간의 상관관계를 분석하였으며, 도로 하부지반의 전반적인 역학적 거동 분석을 통해 지반의 안정성을 평가하였다. 그 결과, 공동규모 및 교통하중이 증가하고 포장층 두께가 감소할수록 공동 상부의 연직변위 및 지표침하량이 크게 나타났으며 허용안전율 미만의 위험지반영역이 증가하여 지반의 안정성 감소가 크게 나타난 것을 확인할 수 있었다. 또한 공동의 형상이 사각형일 경우 원형의 공동일 때보다 지반의 안정성 감소가 크게 나타났다. 이러한 결과를 통해 공동이 발생된 도로 하부지반의 전반적인 안정성에 대해 확인할 수 있었다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.45-54
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• 2018

본 연구에서는 최근 도심지에서 발생하고 있는 지반함몰에 대하여 도로의 붕괴 가능성을 높이는 지하공동 영향인자에 대한 수치해석적 분석을 수행하였다. 지하공동으로 인한 지반함몰 영향 인자는 서울시에서 제안한 공동관리 등급제를 참고하여 아스팔트 포장층의 두께, 토피고, 공동 폭을 고려하였고, 본 연구에서 추가로 공동의 높이를 선정하였다. 이들 영향 인자들을 다양한 범위 내에서 변화시킨 조건에서 지하공동이 있는 아스팔트 포장층 상단에 집중하중과 등분포하중을 각각 변위제어하여 도로 파괴하중을 분석하였다. 분석된 파괴하중을 토대로 서울형 공동관리 등급제에 대한 적용성을 평가하였다. 해석 결과 공동의 높이가 파괴에 미치는 영향은 크지 않았으며 이외의 다른 인자에 따라 복합적으로 파괴하중이 결정되었다. 또한 파괴하중을 기준으로 한 공동분류 방법은 공동 조건을 기준으로 한 분류 방법보다 더 세밀한 분류가 가능하며 파괴 시 물리적인 현상을 반영할 수 있어 더 합리적인 방법이다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.787-807
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• 2018

한국에서 시행중인 특별법에 의한 지하안전영향 평가 수행 시, 필수적으로 지하공동의 발생 유무를 조사하여야 한다. 지하공동 발견 시에는 수치해석을 통해서 지하안전성을 평가하도록 규정하였다. 선행 연구를 통해서 소규모 지하공동의 2차원 형상변화를 통한 안전율 기반의 안정성 평가 가능성을 제시하였다. 본 연구에서는 3차원 형상을 고려하여 소규모 지하공동의 영향을 연속체 해석 프로그램을 사용해서 검토하였고, 선행 연구에서 제시한 2차원 해석결과와 비교하였다. 지하공동의 3차원 형상이 구(sphere)형에 가깝게 발견되면, 공동의 크기, 위치 등에 관계없이 전단강도감소기법으로 안전율을 산정하여 평가하는 방법에 무리가 없을 것으로 판단된다. 지표면으로부터의 깊이 2 m 이상, 장축과 단축의 비(a/b)가 2.0 이상인 장대형 지하공동이 연직방향으로 서있는 형상이라면, 전단강도감소기법을 사용한 안정성 평가에 안전율 이외에 파괴양상 파악에도 주의가 필요할 것으로 판단된다. 본 연구의 결과는 지하안전영향평가에 관한 기초 자료가 될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국도로학회논문집
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• 제18권6호
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• pp.61-67
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• 2016

OBJECTIVES : The objective of this study is to detect road cavities using multi-channel 3D ground penetrating radar (GPR) tests owned by the Seoul Metropolitan Government. METHODS : Ground-penetrating radar tests were conducted on 204 road-cavity test sections, and the GPR signal patterns were analyzed to classify signal shape, amplitude, and phase change. RESULTS : The shapes of the GPR signals of road-cavity sections were circular or ellipsoidal in the plane image of the 3D GPR results. However, in the longitudinal or transverse direction, the signals showed mostly unsymmetrical (or symmetrical in some cases) parabolic shapes. The amplitude of the GPR signals reflected from road cavities was stronger than that from other media. No particular pattern of the amplitude was found because of nonuniform medium and utilities nearby. In many cases where road cavities extended to the bottom of the asphalt concrete layer, the signal phase was reversed. However, no reversed signal was found in subbase, subgrade, or deeper locations. CONCLUSIONS : For detecting road cavities, the results of the GPR signal-pattern analysis can be applied. In general, GPR signals on road cavity-sections had unsymmetrical hyperbolic shape, relatively stronger amplitude, and reversed phase. Owing to the uncertainties of underground materials, utilities, and road cavities, GPR signal interpretation was difficult. To perform quantitative analysis for road cavity detection, additional GPR tests and signal pattern analysis need to be conducted.