• 제목/요약/키워드: Fine particle migration

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The influence of fine particle migration on pore structure of overlying ballast under cyclic loading

  • Yu Ding;Yu Jia;Zhongling Zong;Xuan Wang;Jiasheng Zhang;Min Ni
    • Geomechanics and Engineering
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    • 제35권6호
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    • pp.627-636
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    • 2023
  • The essence of subgrade mud pumping under train load is the migration of fine particles in subgrade soil. The migration of fine particles will change the pore structure of overlying ballast, thus affecting the mechanical properties and hydraulic properties of ballast layer. It is of great theoretical significance and engineering value to study the effect of fine particle migration on the pore structure of ballast layer under cyclic loading. In this paper, a tailor-made subgrade mud pumping test model and an X-ray computed tomography (CT) scanning equipment were used to study the influence of migration of fine particles in subgrade soil on the pore parameters (plane porosity, volume porosity, pore distribution and pore connectivity) of overlying ballast under cyclic loading. The results show that the compression of ballast pores and the blockage of migrated fine particles make the porosity of ballast layer decreases gradually. And the percentage of small pores in ballast layer increases, while the percentage of large pores decreases; the connectivity of pores also gradually decreases. Based on the test results, an empirical model of ballast porosity evolution under cyclic loading is established and verified.

미세 Diatom 입자 이동에 의한 모래지반의 투수 특성 변화 (Change of Hydraulic Properties of Sand due to Fine Diatom Particle Migration)

  • 표원미;이종섭;이주용;홍원택
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제34권2호
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    • pp.19-32
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    • 2018
  • 심해저 지반에서 가스하이드레이트를 추출하는 경우 diatom과 같은 미세 입자 이동으로 인하여 해저 사면파괴 및 생산성 저하가 발생할 수 있으므로, 미세 입자 이동과 동반한 해저 지반특성 변화에 대한 연구가 요구된다. 본 연구에서는, 모래 지반에 대하여 투수가 발생할 시 미세 diatom 입자 이동으로 인한 지반의 수리 특성 변화를 평가하고자 하였다. 우선 동해 울릉분지 가스하이드레이트 퇴적층을 모사하기 위하여 주문진 표준사와 diatom 혼합 시료를 부피비에 따라 15개의 시료로 조성 및 변수위 투수실험을 수행하였다. 또한 diatom 부피비 50% 및 0%인 교호층 시료의 상 하부 수압차를 3kPa, 6kPa, 9kPa로 조정하여 정수위 투수실험을 수행함으로써 미세 diatom 입자 이동을 모사하고 입자이동 구간에서의 투수계수 및 전기비저항을 측정하였다. 변수위 투수 실험 결과, diatom의 부피비가 증가할수록 시료의 투수계수가 감소하였고, 투수계수 감소 곡선은 diatom 부피비가 10% 이하일 때보다 10%~50% 구간에서 기울기가 완만해 졌으며, diatom 부피비가 50%이상일 때 다시 기울기가 증가하였다. 정수위 투수 실험 결과, diatom이 이동하여 diatom 입자 이동 구간의 투수계수는 감소하고 전기비저항은 증가하였다. 본 연구는 미세 입자 이동이 교호층 지반의 투수계수를 감소시키며, 투수계수와 전기비저항의 반비례관계를 바탕으로 미세 입자 이동으로 인한 혼합시료의 거동을 예측할 수 있음을 보여준다.

The characteristics of subgrade mud pumping under various water level conditions

  • Ding, Yu;Jia, Yu;Wang, Xuan;Zhang, Jiasheng;Luo, Hao;Zhang, Yu;Chen, Xiaobin
    • Geomechanics and Engineering
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    • 제30권2호
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    • pp.201-210
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    • 2022
  • This paper presents a study regarding the influence of various water levels on the characteristics of subgrade mud pumping through a self-developed test instrument. The characteristics of mud pumping are primarily reflected by axial strain, excess pore water pressure, and fine particle migration. The results show that the axial strain increases nonlinearly with an increase in cycles number; however, the increasing rate gradually decreases, thus, an empirical model for calculating the axial strain of the samples is presented. The excess pore water pressure increases rapidly first and then decreases slowly with an increase in cycles number. Furthermore, the dynamic stress within the soil first rapidly decreases and then eventually slows. The results indicate that the axial strain, excess pore water pressure, and the height and weight of the migrated fine particles decrease significantly with a low water level. In this study, when the water level is 50 mm lower than the subgrade soil surface, the issue of subgrade mud pumping no longer exist.

마이크로 모델을 이용한 고령토 입자의 유동 특성 연구 (Study of Kaolin Particle Migration and Clogging Using a Micromodel)

  • 하민규;정종원
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제35권4호
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    • pp.37-42
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    • 2019
  • 메탄을 생산하기 위한 하이드레이트 해리시 물과 메탄이 동시에 발생한다. 따라서, 지반 내 이온수의 담수화 및 다상유체의 흐름이 예상되고, 흙입자의 이동 및 막힘에 영향을 주게 된다. 본 연구는 담수화 및 다상유체 흐름이 대표적 세립토인 고령토 입자의 이동 및 막힘에 어떻게 영향을 주는지 규명하고자 한다. 연구 결과는 다음과 같다. (1) 공극의 크기가 커질수록 최소 막힘 발생 농도가 증가한다. (2) 고령토 입자는 소금물보다 담수에서 쉽게 뭉침 및 공극 막힘이 발생한다. (3) 다상유체 흐름 내에서 고령토의 최소 막힘 발생 농도는 단상유체 흐름에 비해 감소한다. 따라서, 하이드레이트로부터 메탄 생산 시, 담수화 및 다상유체의 흐름 발생으로 인해 고령토의 공극 막힘이 쉽게 발생할 수 있고, 이로 인해 투수계수의 저하로 메탄 생산효율의 저하가 예상됨을 설명하였다.

조립 Filter내에서 세상의 이동현상에 대한 비교분석 (Comparison & Analysis for Fine Sand Migration in Filter)

  • 김현기;권무남
    • Current Research on Agriculture and Life Sciences
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    • 제16권
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    • pp.15-23
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    • 1998
  • 본 실험에서는 수리구조물의 보호되는 토립자의 필터내 이동과 이로인한 필터의 기능 저하를 실험을 통하여 비교분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 수두가 높고 공극이 클수록 필터내 세사의 이동은 심했으며 조기에 흐름의 안정화에 도달하게 되었지만 필터외부로의 입자유출도 많았으며, 공극이 작고 유속이 빠르면 필터와 모래의 접촉면에 인접한 곳에서 Blocking현상이 크게 일어남을 알 수 있었다. 2. 필터기능에 영향을 주는 세사의 이동은 공극의 크기와 수두에 큰 영향을 받음을 알 수 있었고, USCE 필터와 USSPL 필터는 공극이 크기 때문에 같은 조건하에서 흐름의 안정이 다른 필터들 보다 조기에 이루어 졌다. 3. 세사의 이동잔류량은 USSPL, USCE, USBR, Newton & Hurley, Bertram 필터순으로 많이 나타났다. 4. 흐름의 안전에 소요된 시간은 Bertram, Newton & Hurley, USBR, USSPL, USCE 필터순으로 적었고, 투수계수는 USBR, Bertram, Newton & Hurley, USSPL, USCE 필터순으로 크게 나타났다. 5. 여러 가지 종류의 필터기준중 USCE와 USSPL기준의 필터가 투수계수의 안정에 소요된 시간이 가장 짧고, 세사의 이동량이 적으므로 가장 적합한 것으로 인정된다.

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평택지역 대기 중 먼지 입경별 잔류성유기오염물질 분포특성 연구 (Distribution of Persistent Organic Pollutants (POPs) in Different Sizes of Particles in the Ambient Air of the Pyeongteak Area)

  • 김동기;우정식;김용준;정해은;박주은;조덕희;문희천;오조교
    • 한국환경보건학회지
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    • 제46권2호
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    • pp.192-203
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    • 2020
  • Objectives: The concentration distributions of polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans (PCDD/Fs), dioxin-like polychlorinated biphenlys (dl-PCBs), and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in fine particles were investigated to provide basic data on POP behavior and composition analysis. Methods: The concentrations of PCDD/Fs, dl-PCBs, and PAHs by particle size were evaluated for TSP, PM10, and PM2.5. Also, fine dust component analysis and factor analysis were performed to identify the source of PCDD/Fs. Results: The particle size distribution was found to account for 24.3% of >10 ㎛, 14.5% of 2.5-10 ㎛, and 61.2% of <2.5 ㎛. The average contributions of coarse particles (>2.5 ㎛) and fine particles (<2.5 ㎛) were PCDD/Fs 67%, dl-PCBs 66%, benzo (a) pyrene 83% and PAHs 84%, and the contributions of fine particles (<2.5 ㎛) were higher than coarse particles (>2.5 ㎛). However, the contributions of coarse particles increased in April to September with higher temperatures, while those of fine particles increased in February to March with lower temperatures. Conclusions: Low chlorinated (4Cl-5Cl) PCDD/Fs were more adsorbed compared to coarse particles due to the influence of pollutant migration from particulate to gas phase according to temperature rise, whereas high chlorinated (6Cl-8Cl) PCDD/Fs were more adsorbed compared to fine particles. PCDD/Fs sources were assessed to be major sources of emissions, such as incineration facilities and/or open burning.

실내실험에 의한 혼합사 식생하도의 지형변화와 하상토 분급 특성 연구 (Experimental study on the sediment sorting processes of the bed surface by geomorphic changes in the vegetated channels)

  • 장창래
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제49권1호
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    • pp.73-81
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    • 2016
  • 본 연구에서는 식생에 의한 하도 변화와 하상토 분급특성을 파악하였다. 유사의 유출 특성은 불규칙하며, 식생 밀도가 증가함에 따라 유출되는 유사량은 감소하였다. 하상고는 불규칙하게 변하며, 하상토 표층에서 유사 입경은 작아졌다. 식생 밀도가 증가함에 따라 하상 표층에서 무차원 중 앙입경의 비는 감소하였다. 식생대에서 유사가 포착되거나, 식생대와 주흐름 사이에 경계층 흐름이 발생하여 유사가 퇴적되며, 식생대에서 흐름의 방향이 변화되어 표층에서 하상토 입도는 불규칙하게 분포하였다. 무차원 하상토 입경이 감소함에 따라, 차폐효과는 일정하게 감소하였다. 식생밀도가 증가함에 따라 하상 표층에서 차폐효과가 증가하며, 이것은 실험 수로 하류단에서 유사 유출량이 감소하는 것과 일치한다. 식생 밀도가 $0.5stems/cm^2$에서 저수로 이동은 감소하고 안정적인 특성을 보여주었으나, $0.7stems/cm^2$에서 저수로 이동은 증가하였다. 이것은 식생 밀도가 증가하면서 저수로 사행도가 증가하고, 식생대에서 유사가 퇴적되어 새로운 저수로가 형성되었기 때문이다.

슬러지의 탈수성(脫水性)에 대한 농도(濃度)의 영향(影響)과 케이크 폐색현상(閉塞現象)의 해석(解析) (Effect of sludge concentration on sludge dewaterability and cake clogging analysis)

  • 권재현;박중현
    • 상하수도학회지
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    • 제10권1호
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    • pp.85-95
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    • 1996
  • Although the specific resistance to filtration is the most frequently employed means for characterizing dewaterability of a sludge, it presently is not possible to design nor to prediet performance of dewatering facilities using traditional linearized parabolic filtration equation, that is, the specific resistance model because of theoretical and practical inadequacies of the concept. Limitations of the specific resistance model reflect the need to examine fundamental sludge properties and filtration behaviors affecting dewaterability. From this study, two major limitations of the specific resistance model were noted. First, specific resistance values are very dependent on the sludge concentration because of the variations of particle size distribution and cake clogging to occur when surface area mean diameter is less than $25{\mu}m$ for activated sludge, $18{\mu}m$ for water treatment plant sludge. Second, nonparabolic filtration behavior can result from cake clogging, caused by the migration of fine particles into the cake pores, accelated by skin effect with highly compressible sludges.

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2010년 봄철 고농도 황사의 입경별 화학조성 특성 (Chemical Composition Characteristics of Size-fractionated Particles during Heavy Asian Dust Event in Spring, 2010)

  • 이동은;김원형;고희정;오용수;강창희
    • 한국대기환경학회지
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    • 제29권3호
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    • pp.325-337
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    • 2013
  • The size-fractionated aerosol samples have been collected at Gosan Site of Jeju Island during the spring season of 2010, in order to examine the chemical composition characteristics of the Asian Dust and Non-Asian Dust particles. The concentrations of ${HCO_3}^-$, Al, and nss-$Ca^{2+}$ in $PM_{10}$ had tremendously increased during the heavy Asian Dust (March 20, 2010). The concentration ratios of Asian Dust to Non-Asian Dust for the soil species (nss-$Ca^{2+}$, ${HCO_3}^-$, Al, Fe, Ti, Mn) were 12.2~30.7, meanwhile those for the anthropogenic species (nss-${SO_4}^{2-}$, ${NH_4}^+$, ${NO_3}^-$, $K^+$, Zn, Pb, and Cu) were 2.9~7.8. During the heavy Asian Dust event, the concentration increase of ${NO_3}^-$ in $PM_{2.5}$ were much more apparent than those of nss-${SO_4}^{2-}$ and ${NH_4}^+$, and the soil species (nss-$Ca^{2+}$ and ${HCO_3}^-$) showed much higher concentration increase. The neutralization factor of $NH_3$ was higher than that of $CaCO_3$. However, the neutralization factor of $CaCO_3$ in $PM_{10}$ was exceptionally high during the heavy Asian Dust, showing the evidence of heavy migration of soil particles. From the study for size fractionated particles, it was found that nss-${SO_4}^{2-}$ and ${NH_4}^+$ were mostly distributed in fine particle mode, on the other hand, ${NO_3}^-$ existed evenly in both fine and coarse particle modes, and the soil species (nss-$Ca^{2+}$, Al, Fe, etc.) were mainly in the latter mode. During the heavy Asian Dust, in particular, the concentrations of ${NH_4}^+$, nss-${SO_4}^{2-}$, $K^+$, Zn, and Pb had increased in coarse particle mode as well.

Computational and Experimental Study of Grain Growth in WC-Co and WC-VC-Co Cemented Carbides

  • Shin, Soon-Gi
    • 한국재료학회지
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    • 제19권11호
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    • pp.588-595
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    • 2009
  • The knowledge of grain growth of carbide particles is very important for manufacturing micrograined cemented carbides. In the present study, continuous and discontinuous grain growth in WC-Co and WC-VC-Co cemented carbides is investigated using the Monte Carlo computer simulation technique. The Ostwald ripening process (solution/re-precipitation) and the grain boundary migration process are assumed in the simulation as the grain growth mechanism. The effects of liquid phase fraction, grain boundary energy and implanted coarse grain are examined. At higher liquid phase content, mass transfer via solid/liquid interfaces plays a major role in grain growth. Growth rate of the implanted grain was higher than that of the matrix grains through solution/re-precipitation and coalescence with neighboring grains. The results of these simulations qualitatively agree with experimental ones and suggest that distribution of liquid phase and carbide particle/carbide grain boundary energy as well as contamination by coarse grain are important factors controlling discontinuous grain growth in WC-Co and WC-VC-Co cemented carbides. The contamination by coarse grains must by avoided in the manufacturing process of fine grain cemented carbides, especially with low Co.