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An elasto-plastic damage constitutive model for jointed rock mass with an application

  • Wang, Hanpeng;Li, Yong;Li, Shucai;Zhang, Qingsong;Liu, Jian
    • Geomechanics and Engineering
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    • 제11권1호
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    • pp.77-94
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    • 2016
  • A forked tunnel, as a special complicated underground structure, is composed of big-arch tunnel, multi-arch tunnel, neighborhood tunnels and separate tunnels according to the different distances between two separate tunnels. Due to the complicated process of design and construction, surrounding jointed rock mass stability of the big-arch tunnel which belongs to the forked tunnel during excavation is a hot issue that needs special attentions. In this paper, an elasto-plastic damage constitutive model for jointed rock mass is proposed based on the coupling method considering elasto-plastic and damage theories, and the irreversible thermodynamics theory. Based on this elasto-plastic damage constitutive model, a three dimensional elasto-plastic damage finite element code (D-FEM) is implemented using Visual Fortran language, which can numerically simulate the whole excavation process of underground project and perform the structural stability of the surrounding rock mass. Comparing with a popular commercial computer code, three dimensional fast Lagrangian analysis of continua (FLAC3D), this D-FEM has advantages in terms of rapid computing process, element grouping function and providing more material models. After that, FLAC3D and D-FEM are simultaneously used to perform the structural stability analysis of the surrounding rock mass in the forked tunnel considering three different computing schemes. The final numerical results behave almost consistent using both FLAC3D and D-FEM. But from the point of numerically obtained damage softening areas, the numerical results obtained by D-FEM more closely approach the practical behaviors of in-situ surrounding rock mass.

액상화해석을 위한 두 개의 활성면을 가진 구성모델 (A Two Mobilized-Plane Model for Soil Liquefaction Analysis)

  • 박성식
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제22권10호
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    • pp.173-181
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    • 2006
  • 본 논문에서는 정적 및 액상화와 같은 동적하중을 받는 흙의 거동해석을 위한 두 개의 활성면을 가진 구성모델을 제안하였다. 이 모델은 두 개의 활성면에 기초하고 있으며, 첫번째면은 회전하는 최대전단면을 나타내며 두 번째면은 고정된 수평면을 나타낸다. 이와 같은 두 개의 활성면을 이용하여 본 모델은 초기의 다른 응력상태하에 있는 시료의 직접단순전단시에 발생하는 주응력회전현상을 모델링할 수 있다. 제안된 모델은 초기의 응력비에 관계없이 평균유효응력이 동일할 경우에 유사한 거동을 보이는 흙의 실내실험결과를 묘사할 수 있다 그리고, 배수시 반복 직접단순전단으로 발생하는 흙의 거동 즉 제하시에 나타나는 체적감소 및 대변형에서 발생하는 체적팽창을 묘사할 수 있다. 비배수시의 흙의 정적 및 동적 거동은 배수거동에서 흙 골격사이에 존재하는 물의 구속력을 고려함으로써 해석하였다. 본 모델의 구성관계식은 응력-물의 상관관계를 동시에 묘사할 수 있는 FLAC을 이용하여 구현하였다. 배수 직접단순전단 시험을 이용한 Fraser River Sand의 실험결과를 이용하여 모델을 먼저 검증하였으며, 동일한 입력변수를 이용한 Fraser River Sand 비배수 거동의 예측치와 실험치를 비교하여 검증하였다.

Modelling the critical state behaviour of granular soils: Application of NorSand constitutive law to TP-Lisbon sand

  • Antonio Viana da Fonseca;Fausto Molina-Gomez;Cristiana Ferreira;Julieth Quintero
    • Geomechanics and Engineering
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    • 제34권3호
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    • pp.317-328
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    • 2023
  • The soil behaviour can be represented by numerical modelling of element testing using diverse constitutive models. However, not all constitutive models allow the simulation of the stress-strain response at the critical state in granular soils with both contractive and dilative behaviour. Moreover, the accuracy of these models depends highly on the quality of the experimental data used for their calibration. This study addresses the modelling of the critical state behaviour of an alluvial natural soil from the Lower Tagus Valley (south of Portugal), known as TP-Lisbon sand, using the NorSand constitutive law. For this purpose, a series of numerical simulations of element testing was carried out using two algorithms performed in Visual Basic (VB) and Fast Lagrangian Analysis of Continua (FLAC). Moreover, this study presents the characterisation of of NorSand parameters from an accurate experimental programme based on triaxial and bender element testing. This experimental program allowed defining: (i) the critical state locus, (ii) the stress-dilatancy, and (iii) the soil elasticity of TP-Lisbon sand -all fundamental to calibrate the contractive and dilative behaviour of such alluvial soil. The results revealed a good agreement between experimental data and NorSand simulations using VB and FLAC. Therefore, this study showed that the quality of laboratory testing procedures and its good interpretation enables NorSand constitutive law to capture representatively the non-associated plastic strains, often expressed by the state parameter, allowing a representation of soil behaviour of alluvial soils within the critical state soil mechanics framework for different state parameters.

지오그리드로 보강된 성토지지말뚝의 보강 및 아칭효과분석 (Reinforcement Effectiveness and Arching Effect of Geogrid-Reinforced and Pile-Supported Roadway Embankment)

  • 신은철;오영인;이동현
    • 한국지반신소재학회논문집
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    • 제4권2호
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    • pp.11-18
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    • 2005
  • 본 연구에서는 지오그리드로 보강된 성토지지말뚝의 보강 및 아칭효과를 분석하기위하여 실대형 현장모형시험과 2차원 평면변형 수치해석을 수행하였다. 연약지반 상 지오그리드로 보강된 성토지지말뚝의 현장모형시험은 $3{\times}3$ 콘크리트말뚝을 말뚝간격변화에 따라 연약지반에 타입하고 지오그리드를 포설한 후, 침하량, 수직하중, 지오그리드의 스트레인을 계측하였다. 또한 2차원 수치해석은 범용 유한차분해석 프로그램인 FLAC 2D를 이용하여 현장모형시험에 대한 비교해석을 실시하였다. 각각의 현장모형시험 및 수치해석결과, 말뚝 보강에 의한 지반의 아칭효과는 말뚝캡 중앙부에서 가장 크게 발생하였으며, 말뚝-지반-지오그리드의 강성차이로 인하여 지오그리드에 인장력이 유발되고 지오그리드 인장력발생에 의한 하중전이로 전체 지오그리드 및 성토지지말뚝 보강지반의 부등침하가 급격히 감소하였다. 또한, 말뚝간격에 따른 보강효과는 말뚝간격 $D/b{\geq}6.0$일 경우 보강효과가 거의 없는 것으로 도출되었다.

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A new endemic focus of Gymnophalloides seoi infection on Aphae Island, Shinan-gun, Jeollanam-do

  • Park, Jae-Hwan;Guk, Sang-Mee;Shin, Eun-Hee;Kim, Hyo-Jin;Kim, Jae-Lip;Seo, Min;Park, Yun-Kyu;Chai, Jong-Yil
    • Parasites, Hosts and Diseases
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    • 제45권1호
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    • pp.39-44
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    • 2007
  • A new endemic focus of Gymnophalloides seoi infection has been discovered on Aphae Island(Shinan-gun, Jeollanam-do), Republic of Korea. This area, which is referred to as Bokyong-ri, is a small seashore village located in the northern portion of the island. Fecal samples were collected from a total of 57 residents and examined by the Kato-Katz and formalin-ether sedimentation techniques. Helminth eggs were detected in 37 samples(64.9%); 33 samples were positive for G. seoi eggs(57.9%), 4 for Pygidiopsis summa(7.0%), 13 for other heterophyids(22.8%), 1 for Clonorchis sinensis(1.7%), and 1 for Trichuris trichiura(1.7%). Women(70.4%) revealed higher rates of G. seoi infection than did men(46.7%), and individuals older than 50 years of age also evidenced higher rates of G. seoi infection than in other age groups(P<0.05). In worm collection from 13 G. seoi egg positive cases, G. seoi (total 86,558 specimens), Heterophyes nocens(278), Stictodora sp.(10), Heterophyopsis continua(3), P. summa(3), and unidentified flukes(42) were collected. Oysters, the source of G. seoi infection, were collected from an area proximal to the village and 50 were examined for metacercariae; 47(94%) were found infected and the observed metacercarial density was $9.5{\pm}8.9$ per oyster. The results of this study indicate that Bokyong-ri is a new endemic area of G. seoi infection, with high rates of infection in humans and oysters.

합리적인 터널설계정수 산정을 위한 역해석 프로그램 개발 (Development of a back analysis program for reasonable derivation of tunnel design parameters)

  • 김영준;이용주
    • 한국터널지하공간학회 논문집
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    • 제15권3호
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    • pp.357-373
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    • 2013
  • 본 논문에서는 터널-지반 시스템의 거동을 합리적으로 해석하고 재료의 특성과 터널설계정수 평가를 위한 역해석 프로그램을 개발하였다. 이 프로그램은 유한차분법과 직접법을 조합한 역해석 기법을 이용하기 위하여 상용 프로그램인 FLAC(Fast Lagrangian Analysis of Continua)과 최적화 알고리즘을 이용하여 지하구조물의 역해석이 가능하도록 구성되었다. 역해석 알고리즘으로는 최적화 기법 중 미분계수를 구하지 않고 직접탐색이 가능한 로젠브록법(Rosenbrock Method)을 이용하였다. 이 연구를 통하여 개발된 역해석 알고리즘의 현장 적용성 검증을 위하여 4개 구간의 실제현장을 대상으로 현장 계측결과를 이용하여 역해석을 수행하였다. 역해석 과정에서 현장계측 변위에 대한 해석 대상지반의 최적함수를 파악하기 위하여 비선형 회귀분석(nonlinear regression analysis)을 실시하였다. 회귀분석은 지수함수와 분수함수를 이용하였으며, 이를 통하여 결정된 최적함수를 이용하여 계산된 총 변위를 역해석 입력 자료로 활용하였다. 이 연구결과로써 대상구조체의 실측변위를 이용한 역해석을 수행한 결과는 계측변위와 평균 4.5%의 오차율을 보였다. 따라서 이 연구에서 제안하는 역해석 기법이 터널 해석에 유용하게 적용될 수 있음을 알 수 있었다.

Pygidiopsis summa (Digenea: Heterophyidae): Status of Metacercarial Infection in Mullets from Coastal Areas in the Republic of Korea

  • Sohn, Woon-Mok;Na, Byoung-Kuk;Cho, Shin-Hyeong;Lee, Won-Ja;Park, Mi-Yeoun;Lee, Soon-Won;Choi, Seung-Bong;Huh, Beom-Nyung;Seok, Won-Seok
    • Parasites, Hosts and Diseases
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    • 제54권4호
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    • pp.497-502
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    • 2016
  • To know the infection status of zoonotic trematode metacercariae in brackish water fish, we surveyed mullets collected from 18 coastal areas in the Republic of Korea. The metacercariae of Pygidiopsis summa were detected in 236 (68.2%) out of 346 mullets examined. They were found in mullets from 15 areas except for those from Boseong-gun (Jeollanam-do), Pohang-si, and Uljin-gun (Gyeongsangbuk-do). Especially in mullets from Taean-gun (Chungcheongnam-do) and Geoje-si (Gyeongsangnam-do), their prevalences were 100% and 95.5%, and the average metacercarial density was more than 1,000 per fish. They were also detected in mullets from 3 coastal lakes, Gyeongpoho, Songjiho, and Hwajinpoho, in Gangwon-do, and their average densities were 419, 147, and 672 per infected fish, respectively. The metacercariae of 5 other heterophyid species, including Heterophyes nocens, Heterophyopsis continua, Metagonimus sp., Stictodora fuscata, and Stictodora lari, were found in the mullets examined. The metacercariae of H. nocens were detected in 66.7, 100, 28.6, 81.6, 3.9, 61.5, and 27.3% of mullets from Muan-gun, Shinan-gun, Haenam-gun, Gangjin-gun, and Boseong-gun (Jeollanam-do), Hadong-gun, and Geoje-si (Gyeongsangnam-do), and their metacercarial intensities were 64, 84, 119, 99, 1, 24, and 24 per fish infected, respectively. From the above results, it has been confirmed that P. summa metacercariae are heavily infected in mullets from coastal areas of Korea. It is suggested that residents who frequently consume raw mullet dish can be easily infected with heterophyid flukes.

전라남도 무안군 해안 지역에서 발견한 유해이형흡충, 표주박이형흡충 및 기타 장흡충류의 새 유행지 (A new endemic focus of Heterophyes nocens, Pygidiopsis summa, and other intestinal flukes in a coastal area of Muan-gun, Chollanam-do)

  • 채종일;김일명
    • Parasites, Hosts and Diseases
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    • 제35권4호
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    • pp.233-238
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    • 1997
  • 전라남도 무안군의 한 해안 마을이 각종 장흡충류. 특히 유해이형흡충 (Heterophwes nocens) 및 표주박이형흡충 (Pygidiopsis summa)을 비롯한 이형흡충류의 새로운 유행지임을 확인하였다. 마을 주민 108명의 대변을 수집하여 셀로판후층 도말법 및 포르말린-에테르 집란법을 실시하여 검사한 결과 이형흡충류의 충란이 81명 (75.0%)에서 양성이었고. 다른 기생충들은 낮은 양성률을 보였다. 충체 퐁정을 위해 프라지관텔과 하제를 투여한 후 설사변으로부터 성충을 회수한 결과 하제 투여에 협력한 20떵 전원에서 유해이형흡충 총 3,86깊마리 (개인별로 3-1.338마리). 18명에서 표주박이형흡충 총 703마리 (1-170마리) 고리고 몇 가지 다른 장흡충류를 검출할 수 있었다. 다른 장흡충류로는 자루이 형흡충 (Stictodorojuscnta) 164마리를 4명에서 긴이 형흡충 (Heteropopsismntinua) 2마리를 2명에서. 참굴큰입흡충 (Gmophdoitsseoi) 깆마리를 3명 에서 각각 치수하였다 이상의 결과로 대상 지역인 전남 무안군의 해안 마을이 유해이형흡충 및 표쿠박이형흡충의 새고운 유행지임을 확인하였다 또한. 다른 장흡충류 감염자도 몇 명씩 발견할 수 있었던 점으로 보아 이 지역은 자루이형흡충. 긴이형흡충 및 참굴큰입흡충의 낮은 유행지임도 함께 시사하고 있다.

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Infections with Zoonotic Trematode Metacercariae in Yellowfin Goby, Acanthogobius flavimanus, from Coastal Areas of Republic of Korea

  • Sohn, Woon-Mok;Na, Byoung-Kuk;Cho, Shin-Hyeong;Ju, Jung-Won;Lee, Soon-Won;Seok, Won-Seok
    • Parasites, Hosts and Diseases
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    • 제56권3호
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    • pp.259-265
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    • 2018
  • To investigate the infection status of zoonotic trematode metacercariae in yellowfin goby, Acanthogobius flavimanus, from coastal areas of the Republic of Korea (Korea), we examined total 344 gobies from 21 localities with an artificial digestion method from 2013 to 2017. The metacercariae of Stictodora lari were most frequently detected in 45.3% goby from 7 localities, i.e., Taean-gun (Chungcheongnam-do), Gochang-gun (Jeollabuk-do), Muan-gun, Shinan-gun, Haenam-gun (Jeollanam-do), Hadong-gun and Goseong-gun (Gyeongsangnam-do). Their infection rates were 90.0%, 66.7%, 46.7%, 8.0%, 3.3%, 26.7%, and 86.7% and intensities were 1,090, 6.2, 1.6 1.0, 2.0, 2.0, and 7.2 metacercariae per fish infected respectively. Heterophyopsis continua metacercariae were found in 38.2% goby from 6 localities, i.e., Gochang-gun, Muan-gun, Shinan-gun, Gangjin-gun, Boseong-gun (Jeollanam-do) and Goseong-gun, and their intensities were relatively low, 1-21 metacercariae. Stictodora fuscata metacercariae were detected in 61.3% goby from 4 localities, i.e., Taean-gun, Gochang-gun, Hadong-gun and Goseong-gun. Their infection rates were 90.0%, 53.3%, 5.9%, and 73.3% and intensities were 1,081, 3.1, 3.0, and 10.2 metacercariae per fish infected respectively. Heterophyes nocens metacercariae were found in 55.0% goby from Muan-gun and Shinan-gun. Total 3 metacercariae of Isthmiophora hortensis were detected in 2 (8.0%) gobies from Shinan-gun. Total 15 metacercariae of Centrocestus armatus were detected in 5 gobies (33.3%) from Gyeongpo-ho (ho means lake) in Gangneung-si, Gangwon-do. The present study suggests that yellowfin goby, A. flavimanus, acts as the infection sources of zoonotic intestinal flukes in western and southern coastal areas than in eastern coastal areas of Korea.

지오그리드와 말뚝으로 보강된 성토지반의 보강 및 아칭효과 연구 (Reinforcement and Arching Effect of Geogrid-reinforced and Pile-supported Embankments)

  • 오영인;신은철
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제21권10호
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    • pp.5-16
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    • 2005
  • 토목섬유로 보강된 성토지지말뚝공법은 기존 성토지지말뚝공법의 말뚝간격처리 및 말뚝캡 면적문제를 개선하며 효과적으로 지지력을 보강하고 특히 전체침하 및 부등침하 감소시킬 수 있는 공법으로 최근 활용이 증가하고 있다. 본 연구에서는 지오그리드로 보강된 성토지지말뚝공법의 보강 및 아칭효과에 대하여 연구하기 위하여 지오그리드 보강유무, 말뚝간격변화에 따른 현장모형실험과 2차원 수치해석을 수행하였다. 수치해석적 연구는 범용 유한차분해석 프로그램인 FLAC 2-D를 사용하였으며, 지반-말뚝-지오그리드의 하중전달 메카니즘에 대하며 분석하였다. 지오그리드로 보강된 성토지지말뚝의 하중전달은 성토제체 내의 아칭효과, 지오그리드의 인장, 말뚝으로의 응력전이 등의 과정이 복합적으로 발생한다. 현장모형실험 및 수치해석연구 결과에 따르면 지오그리드의 보강에 따라 아칭효과는 미소하게 감소하지만, 부등침하는 급격히 감소하는 것으로 나타났다. 또한, D/b=3(D: 말뚝캡 간격, b: 말뚝직경)일때 무보강 지반에 비하여 $40\%$의 침하가 감소하며, D/b=6이상일 경우는 지오그리드에 의한 하중전이가 발생하지 않아 보강효과가 거의 없는 것으로 나타났다.