• 제목/요약/키워드: Flow Instability

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강우특성을 고려한 불포화 잔적토 비탈면의 붕괴사례 연구 (Case Study on the Instability of the Slopes in Unsaturated Residual Soils Considering the Rainfall Characteristics)

  • 남삼헌;이영휘;오세붕
    • 한국지반환경공학회 논문집
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    • 제16권1호
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    • pp.45-53
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    • 2015
  • 본 연구에서는 불포화토에 대한 압력판 추출시험을 수행하여 함수특성곡선을 구하고 불포화토의 삼축압축시험을 실시한 후, Geostudio 2007의 SEEP/W 해석 프로그램을 이용하여 부정류 침투해석을 수행하였으며, SLOPE/W 해석프로그램으로 비탈면 안정성을 검토하였다. 그 결과 모관흡수력 증가에 따라 순체적응력과 축차응력이 증가하고 겉보기점착력도 선형적으로 증가함으로 써 전단강도가 증가함을 알 수 있었다. 강우침투해석 결과 높은 음의 간극수압에서는 적은 강우량에도 간극수압의 증가폭이 크게 나타났고, 일정깊이 이하의 심도에서 지하수위의 상승을 제외하면 강우의 영향을 받지 않음을 알 수 있었다. 비탈면의 파괴양상과 동일한 단면으로 파괴면을 일정하게 고정시켜 안정 해석한 결과 실제로 비탈면 파괴 시에 안전율이 1.0 이하로 낮아지는 것을 확인할 수 있었다.

Strength and failure characteristics of the rock-coal combined body with single joint in coal

  • Yin, Da W.;Chen, Shao J.;Chen, Bing;Liu, Xing Q.;Ma, Hong F.
    • Geomechanics and Engineering
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    • 제15권5호
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    • pp.1113-1124
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    • 2018
  • Geological dynamic hazards during deep coal mining are caused by the failure of a composite system consisting of the rock and coal layers, whereas the joint in coal affects the stability of the composite system. In this paper, the compression test simulations for the rock-coal combined body with single joint in coal were conducted using $PFC^{2D}$ software and especially the effects of joint length and joint angle on strength and failure characteristics in a rock-coal combined body were analyzed. The joint length and joint angle exhibit a deterioration effect on the strength and affect the failure modes. The deterioration effect of joint length of L on the strength can be neglected with a tiny variation at ${\alpha}$ of $0^{\circ}$ or $90^{\circ}$ between the loading direction and joint direction. While, the deterioration effect of L on strength are relatively large at ${\alpha}$ between $30^{\circ}$ and $60^{\circ}$. And the peak stress and peak strain decrease with the increase of L. Additionally, the deterioration effect of ${\alpha}$ on the strength becomes larger with the increase of L. With the increase of ${\alpha}$, the peak stress and peak strain first decrease and then increase, presenting "V-shaped" curves. And the peak stress and peak strain at ${\alpha}$ of $45^{\circ}$ are the smallest. Moreover, the failure mainly occurs within the coal and no apparent failure is observed for rock. At ${\alpha}$ between $30^{\circ}$ and $60^{\circ}$, the secondary shear cracks generated in or close to the joint tips, cause the structural instability failure of the combined body. Therefore, their failure models present as a shear failure along partial joint plane direction and partially cutting across the coal body or a shear failure along the joint plane direction. However, at ${\alpha}$ of $60^{\circ}$ and L of 10 mm, the "V-shaped" shear cracks cutting across the coal body cause its final failure. While crack nucleations at ${\alpha}$ of $0^{\circ}$ or $90^{\circ}$ are randomly distributed in the coal, the failure mode shows a V-shaped shear failure cutting across the coal body.

The Effect of Transverse Magnetic field on Macrosegregation in vertical Bridgman Crystal Growth of Te doped InSb

  • Lee, Geun-Hee;Lee, Zin-Hyoung
    • 한국결정성장학회:학술대회논문집
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    • 한국결정성장학회 1996년도 The 9th KACG Technical Annual Meeting and the 3rd Korea-Japan EMGS (Electronic Materials Growth Symposium)
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    • pp.522-522
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    • 1996
  • An investigation of the effects of transverse magnetic field and Peltier effect on melt convection and macrosegregation in vertical Bridgman crystal grosth of Te doped InSb was been carried out by means of microstructure observation, Hall measurement, electrical resistivity measurement and X-ray analysis. Before the experiments, Interface stability, convective instability and suppression of convection by magnetic field were calculated theoretically. After doping 1018, 1019 cm-3 Te in InSb, the temperature of Bridgman furnace was set up at $650^{\circ}C$. The samples were grown in I.D. 11mm, 100mm high quartz tube. The velocity of growth was about 2${\mu}{\textrm}{m}$/sec. In order to obtain the suppression of convection by magnetic field in the middle of growth, 2-4KG magnetic field was set on the melt. For searching of the shape of solid-liquid interface and the actual velocity of crystal growth, let 2A current flow from solid to liquid for 1second every 50seconds repeatedly (Peltier effect). The grown InSb was polycrystal, and each grain was very sharp. There was no much difference between the sample with and without magnetic field at a point of view of microstructure. For the sample with Peltier effect, the Peltier marks(striation) were observed regularly as expected. Through these marks, it was found that the solid-liquid interface was flat and the actual growth velocity was about 1-2${\mu}{\textrm}{m}$/sec. On the ground of theoretical calculation, there is thermosolutal convection in the Te doped InSb melt without magnetic field in this growth condition. and if there is more than 1KG magnetic field, the convection is suppressed. Through this experiments, the effective distribution coefficients, koff, were 0.35 in the case of no magnetic field, and 0.45 when the magnetic field is 2KG, 0.7 at 4KG. It was found that the more magnetic field was applied, the more convection was suppressed. But there was some difference between the theoretical calculation and the experiment, the cause of the difference was thought due to the use of some approximated values in theoretical calculation. In addition to these results, the sample with Peltier effect showed unexpected result about the Te distribution in InSb. It looked like no convection and no macrosegregation. It was thought that the unexpected behavior was due to Peltier mark. that is, when the strong current flew the growing sample, the mark was formed by catching Te. As a result of the phenomena, the more Te containing thin layer was made. The layer ruled the Hall measurement. The values of resistivity and mobility of these samples were just a little than those of other reference. It was thought that the reason of this result was that these samples were due to polycrystal, that is, grain boundaries had an influence on this result.

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변화하는 동북아시아 에너지 흐름의 정치경제지리 (Changing Political-Economic Geography of Energy Flows Northeast Asia)

  • 최병두
    • 한국지역지리학회지
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    • 제12권4호
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    • pp.475-495
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    • 2006
  • 이 논문은 동북아시아 국가들의 에너지안보와 관련하여 새롭게 재편되고 있는 에너지 흐름의 공간을 지정학적 및 지경제학적 측면에서 분석하고자 한다. 연구는 정치생태학과 정치경제학을 통합시킨 분석 틀에 근거하며, 이는 사회와 자연 간 변증법적 관계 속에서 형성된 흐름의 공간이 국제정치의 헤게모니적 지배와 자본축적의 선도적 위상을 제공하며 이에 따라 다시 사회와 자연이 재구조화된다는 점을 함의한다. 동북아 지역의 한국, 중국, 일본은 경제성장을 위한 에너지 투입량의 증가와 유가 폭등 및 석유시장 불안정으로 에너지안보에 관해 지대한 관심을 가지고 적극적인 지정학적 전략들을 구사하고 있다. 이에 따라 동북아 지역의 에너지 흐름의 공간이 역동적으로 변화하고 있으며, 특히 러시아 동시베리아 지역의 원유 및 천연가스의 개발과 이를 수송하기 위한 파이프라인의 건설 노선을 둘러싸고 중국과 일본 간 갈등관계를 노정시키고 있다. 국제 원유가의 급등으로 경제침체가 유발될 것이라는 우려에도 불구하고, 에너지 안보를 위한 각국의 지정학적 전략과 에너지 흐름의 공간 재편은 이 지역 국가들에서 새로운 대규모 민영화된 석유기업들의 등장과 이들과 관련된 다양한 기관들을 통해 자본 축적을 지속시키고 있다.

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다목적함수 최적화 기법을 이용한 우주발사체의 포고억제기 설계 (Pogo Suppressor Design of a Space Launch Vehicle using Multiple-Objective Optimization Approach)

  • 윤남경;유정욱;박국진;신상준
    • 한국추진공학회지
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    • 제25권1호
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    • pp.1-11
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    • 2021
  • 포고 현상은 액체추진 로켓에서 발생하는 축방향의 동적 불안정 진동이다. 동체의 고유진동수와 추진제 공급계의 주파수가 가까와 지면 전체 시스템이 불안정 현상을 보인다. 포고 현상을 예측하기 위해 1단의 추진제 (산화제 및 연료) 탱크는 쉘 요소로, 나머지 구성 요소인 엔진 및 상단은 mass-spring으로 모델링하여 구조해석을 수행하였다. 추진제 공급계의 압력 및 유량 섭동예측에는 transmission line model이 사용되었다. 본 논문에서는 이와 같이 수행된 구조 및 유체 모델링을 통합하여 폐루프 전달함수를 구성하였다. 포고 억제기는 수동적인 방법으로 압력 섭동을 흡수하는 분 기관 및 accumulator로 구성되며 추진제 공급계 중간에 위치한다. 발사체의 비행과정 동안 포고현상을 억제하는 설계 최적화를 위한 설계변수로는 분기관 및 accumulator의 직경 및 길이로 설정하였다. 목적함수로는 포고 억제기의 질량, 그리고 추진제 질량에 따른 폐루프 전달함수의 에너지 최소화로 설정하여 다목적함수 최적화를 수행하였다.

COMSOL Multiphysics®와 PyLith의 순차 적용을 통한 지중 유체 주입과 유발지진 공탄성 수치 모사 기법 연구 (Sequential Use of COMSOL Multiphysics® and PyLith for Poroelastic Modeling of Fluid Injection and Induced Earthquakes)

  • 장찬희;김현나;소병달
    • 지질공학
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    • 제32권4호
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    • pp.643-659
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    • 2022
  • 최근 지중저장기술(예, 온실가스 심지층 처분, 인공지열저류층 발전 등)이 활발히 수행됨에 따라, 유체 주입과 저장부지 안정성 사이의 역학적 관계에 관한 정량적 이해의 중요성이 인지되고 있다. 지중 유체 주입은 공극압 및 지중응력 교란과 지층의 역학적 불안정성을 야기할 수 있어, 유체 주입에 대한 다공탄성 수치 모형 구축이 요구된다. 본 연구에서는 순차적인 COMSOL-PyLith-COMSOL 유체 주입-유발지진 다공탄성 수치 모사를 수행한다. 유한요소 상용 소프트웨어인 COMSOL을 이용해 단층에 가해지는 쿨롱 파괴 응력(CFS) 변화를 시간에 따라 추적하였고, CFS 변화량이 임계값(예, 0.1 MPa)을 초과할 경우, 모형의 정보(기하구조, 물성 등)를 유한요소 오픈소스 코드인 PyLith로 이동시키는 알고리즘을 구축했다. PyLith는 단층의 미끄러짐을 모사하고, 미끌림에 의한 변위장을 획득한다. 이후 변위장을 COMSOL로 이동시켜 지진에 의한 응력 및 표면 변위를 계산한다. 수치 모사 결과, 주입 기간 중엔 주입정 근거리에서 큰 변화(공극압, CFS 변화 등)를 보였고, 주입 종류 후에는 잔류 응력이 원거리 영역으로 확산하는 양상이 나타났다. 이는 주입 종료 후 지속적인 모니터링의 필요성을 제안한다. 또한, 단층과 주입층 물성(예, 투수계수, Biot-Willis 계수)에 따른 CFS 변화량 비교는 주입정 위치 선정 시 주입층 및 주변 지층에 대한 물성 파악이 중요함을 의미한다. 단층 미끄러짐 양에 따른 표면 변위 및 이암층에 가해지는 편차응력은 다양한 단층 미끌림 시나리오 설정의 필요성을 지시한다.

이암 절취사면의 붕괴이력을 고려한 강우침투에 따른 안정성 분석 (The Effect of Rainfall on the Stability of Mudstone Slope in Consideration of Collapse Record)

  • 전병추;이수곤;김영묵;정성래
    • 한국지반공학회논문집
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    • 제25권2호
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    • pp.55-66
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    • 2009
  • 경상북도 포항시 동해면 석리지역의 국도변에 위치한 이암으로 구성된 사면에서 실제로 발생한 사면붕괴 사례를 중심으로 이암사면의 강우유형에 따른 침투해석을 시행하여 강우가 사면에 미치는 안정성 분석에 대한 연구를 수행하였다. 이를 위하여 붕괴가 발생한 사면을 대상으로 정밀지표조사, 지구물리탐사 및 시추조사를 수행한 후 상세 지층상태를 분석하고, 붕괴 활동면이 위치하는 구간에 대하여 slaking/swelling시험을 통해 내구성이 저하되는 것을 파악하고, 현장투수시험을 통해 토층별 투수성을 파악하였다. 또한 한계평형해석 프로그램인 Talren 97을 이용하여 역해석에 의한 강도정수의 변화분석 및 Slope/W 프로그램을 이용하여 호우시 침투거동과 강우량에 따른 사면내 수압의 변화에 의한 불안정하게 되는 과정을 분석하였다. 실제 붕괴이력을 갖는 사면을 대상으로 지형적인 조건과 서로 상이한 강우조건을 적용하여 사면의 지질구조대 발달 및 사면표면의 상태에 따른 강우침투로 인한 지하수의 상승과 강우지속시간에 따른 침투해석을 통해 사면의 안정성을 분석하였다.