Nowadays, more and more subway tunnels were planed and constructed underneath the ground of urban cities to relieve the congested traffic. Potential damage may occur in existing tunnel if the new tunnel is constructed too close. So far, previous studies mainly focused on the tunnel-tunnel interactions with circular shape. The difference between circular and horseshoe shaped tunnel in terms of deformation mechanism is not fully investigated. In this study, three-dimensional numerical parametric studies were carried out to explore the effect of different tunnel shapes on the complicated tunnel-tunnel interaction problem. Parameters considered include volume loss, tunnel stiffness and relative density. It is found that the value of volume loss play the most important role in the multi-tunnel interactions. For a typical condition in this study, the maximum invert settlement and gradient along longitudinal direction of horseshoe shaped tunnel was 50% and 96% larger than those in circular case, respectively. This is because of the larger vertical soil displacement underneath existing tunnel. Due to the discontinuous hoop axial stress in horseshoe shaped tunnel, significant shear stress was mobilized around the axillary angles. This resulted in substantial bending moment at the bottom plate and side walls of horseshoe shaped tunnel. Consequently, vertical elongation and horizontal compression in circular existing tunnel were 45% and 33% smaller than those in horseshoe case (at monitored section X/D = 0), which in latter case was mainly attributed to the bending induced deflection. The radial deformation stiffness of circular tunnel is more sensitive to the Young's modulus compared with horseshoe shaped tunnel. This is because of that circular tunnel resisted the radial deformation mainly by its hoop axial stress while horseshoe shaped tunnel do so mainly by its flexural rigidity. In addition, the reduction of soil stiffness beneath the circular tunnel was larger than that in horseshoe shaped tunnel at each level of relative density, indicating that large portion of tunneling effect were undertaken by the ground itself in circular tunnel case.
Jung-Yun Lee;Dong-Hun Kim;Woo-Hyun Jeon;Hee Sun Moon
Journal of Soil and Groundwater Environment
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v.28
no.5
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pp.12-24
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2023
The Songji lagoon is brackish environment with a mixture of saline and fresh water, and the interaction of groundwater-lagoon water creates a physicochemical gradient. Although some studies have been conducted on the hydrological and geochemical characteristics of the Songji lagoon, microbial ecological studies have not yet been conducted. In this study, we investigated the effect of groundwater and surface water interaction on water quality as well as microbial community changes in the Songji Lagoon using 16S rRNA gene sequencing. Hydrochemical analyses show that samples were classified as 5 hydrochemical facies (HF) and hydrochemical facies evolution (HFE) revealed the intrusion phase was more dominant (57.9%) than the freshening phase (42.1%). Higher microbial diversity was found in freshwater in comparison to saline water samples. The microbial community at the phylum level shows the most dominance of Proteobacteria with an average of 37.3%, followed by Bacteroidota, Actinobacteria, and Patescibacteria. Heat map analyses of the top 18 genera showed that samples were clustered into 5 groups based on type, and Pseudoalteromonas could be used potential indicator for seawater intrusion.
In the realm of nanotechnology, the nonlocal strain gradient theory takes center stage as it scrutinizes the behavior of spinning cantilever nanobeams and nanotubes, pivotal components supporting various mechanical movements in sport structures. The dynamics of these structures have sparked debates within the scientific community, with some contending that nonlocal cantilever models fail to predict dynamic softening, while others propose that they can indeed exhibit stiffness softening characteristics. To address these disparities, this paper investigates the dynamic response of a nonlocal cantilever cylindrical beam under the influence of external discontinuous dynamic loads. The study employs four distinct models: the Euler-Bernoulli beam model, Timoshenko beam model, higher-order beam model, and a novel higher-order tube model. These models account for the effects of functionally graded materials (FGMs) in the radial tube direction, giving rise to nanotubes with varying properties. The Hamilton principle is employed to formulate the governing differential equations and precise boundary conditions. These equations are subsequently solved using the generalized differential quadrature element technique (GDQEM). This research not only advances our understanding of the dynamic behavior of nanotubes but also reveals the intriguing phenomena of both hardening and softening in the nonlocal parameter within cantilever nanostructures. Moreover, the findings hold promise for practical applications, including drug delivery, where the controlled vibrations of nanotubes can enhance the precision and efficiency of medication transport within the human body. By exploring the multifaceted characteristics of nanotubes, this study not only contributes to the design and manufacturing of rotating nanostructures but also offers insights into their potential role in revolutionizing drug delivery systems.
Zakaria Belabed;Abdeldjebbar Tounsi;Abdelmoumen Anis Bousahla;Abdelouahed Tounsi;Mohamed Bourada;Mohammed A. Al-Osta
Structural Engineering and Mechanics
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v.90
no.3
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pp.233-252
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2024
This research explores a new finite element model for the free vibration analysis of bi-directional functionally graded (BDFG) beams. The model is based on an efficient higher-order shear deformation beam theory that incorporates a trigonometric warping function for both transverse shear deformation and stress to guarantee traction-free boundary conditions without the necessity of shear correction factors. The proposed two-node beam element has three degrees of freedom per node, and the inter-element continuity is retained using both C1 and C0 continuities for kinematics variables. In addition, the mechanical properties of the (BDFG) beam vary gradually and smoothly in both the in-plane and out-of-plane beam's directions according to an exponential power-law distribution. The highly elevated performance of the developed model is shown by comparing it to conceptual frameworks and solution procedures. Detailed numerical investigations are also conducted to examine the impact of boundary conditions, the bi-directional gradient indices, and the slenderness ratio on the free vibration response of BDFG beams. The suggested finite element beam model is an excellent potential tool for the design and the mechanical behavior estimation of BDFG structures.
This research explores a new finite element model for the free vibration analysis of bi-directional functionally graded (BDFG) beams. The model is based on an efficient higher-order shear deformation beam theory that incorporates a trigonometric warping function for both transverse shear deformation and stress to guarantee traction-free boundary conditions without the necessity of shear correction factors. The proposed two-node beam element has three degrees of freedom per node, and the inter-element continuity is retained using both C1 and C0 continuities for kinematics variables. In addition, the mechanical properties of the (BDFG) beam vary gradually and smoothly in both the in-plane and out-of-plane beam's directions according to an exponential power-law distribution. The highly elevated performance of the developed model is shown by comparing it to conceptual frameworks and solution procedures. Detailed numerical investigations are also conducted to examine the impact of boundary conditions, the bi-directional gradient indices, and the slenderness ratio on the free vibration response of BDFG beams. The suggested finite element beam model is an excellent potential tool for the design and the mechanical behavior estimation of BDFG structures.
Reported tornado event occurred in Dangjin, Chungcheongnam-do at 0650~0730 UTC on 15 March 2019 was examined using Weather Research and Forecasting model with four nested domains (dx = 5, 1, 0.2, and 0.05 km). From synoptic analysis in ERA5 reanalysis data, eastward moving upper-level trough was developed rapidly in the Yellow Sea. Strong tropopause folding with Potential Vorticity Unit (PVU) higher than 1.5 PVU moved downward to 600-hPa level in mid troposphere following the trough over the location of tornado event. Under this large-scale background condition, surface front developed very intensively in the west coast of Korea along with strong low-level jet and moisture band at 850-hPa level. In domain 2, the maximum Bulk wind shear at Dorido point was 12.86 m s-1. Cold front evolved to be a comma cloud with upper-level trough and strong bulk vertical shear near Dangjin, which include eastward moving gust front revealed as a strong horizontal temperature gradient and convergence near the surface. In domains 3 and 4, the local maximum value of the simulated vertical vorticity (24 × 10-2 s-1) with strong updraft (8.18 m s-1) near the observed tornado event along with the surface gust front was found to be a possible area for tornadogenesis from the x-z and time-z cross-sections near the simulated tornado event. In the vorticity budget analysis, the local maximum of vertical vorticity during this event was generated significantly by tilting and stretching forcings.
Seonghee Kang;Hyejo Ryu;Do Hoon Oh;Lee Yoo;Minsoo Chun
Progress in Medical Physics
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v.35
no.3
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pp.65-72
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2024
Purpose: This study aims to evaluate the impact of smaller gantry arc increment (GAI) values on the plan quality and deliverability of volumetric modulated arc therapy (VMAT) for head and neck (HN) and prostate cancer cases using the Monaco treatment planning system. The study investigates whether a smaller GAI can enhance organ at risk (OAR) sparing without compromising target coverage or significantly increasing plan complexity. Methods: VMAT plans were created for 20 patients (10 HN and 10 prostate cancer) using GAI values of 15° and 30°. Dose-volumetric parameters, such as conformity number, homogeneity and gradient indices, were assessed alongside plan complexity metrics like the modulation complexity score for VMAT (MCSv) and monitor unit (MU). Statistical significance was determined using the Wilcoxon signed-rank test. Results: For HN cases, a 15° increment significantly reduced the D0.03cc for the spinal cord and the Dmean for both parotid glands compared to a 30° increment, improving OAR sparing. However, no significant differences were observed in the OAR doses for prostate cases. The 15° increment resulted in higher plan complexity, reflected by a lower MCSv, but the MU difference was not significant. Conclusions: Smaller GAI values, such as 15°, can significantly reduce OAR doses in HN VMAT plans, offering potential clinical benefits despite increased plan complexity. However, no substantial advantages were observed in prostate cases. These findings suggest that smaller GAI values may be particularly beneficial for cases requiring high modulation.
Allen Wei-Jiat Wong;Nadia Hui Shan Sim;Coeway Boulder Thing;Wenxuan Xu;Hui Wen Chua;Sabrina Ngaserin;Shermaine Loh;Yee Onn Kok;Jia Jun Feng;Tan Woon Woon Pearlie;Benita Kiat-Tee Tan
Archives of Plastic Surgery
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v.51
no.5
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pp.504-509
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2024
The treatment of breast cancer has seen great success in the recent decade. With longer survivorship, more attention is paid to function and aesthetics as integral treatment components. However, breast cancer-related lymphedema (BCRL) remains a significant complication. Immediate lymphatic reconstruction is an emerging technique to reduce the risk of BCRL, the Lymphatic Microsurgical Preventive Healing Approach (LYMPHA) being the most widely used approach. Despite promising results, it is often difficult to find suitably sized recipient venules and perform the micro-anastomoses between mismatched vessels deep in the axilla. Moreover, high axillary venous pressure gradients and potential damage from radiotherapy may affect the long-term patency of the anastomoses. From an ergonomic point of view, performing lymphaticovenular anastomosis in the deep axilla may be challenging for the microsurgeon. In response to these limitations, we modified the technique by moving the lymphatic reconstruction distally-terming it distally based LYMPHA (dLYMPHA). A total of 113 patients underwent mastectomy with axillary clearance in our institution from 2018 to 2021. Of these, 26 underwent subsequent dLYMPHA (Group 2), whereas 87 did not (Group 1). In total, 17.2% (15 patients) and 3.84% (1 patient) developed BCRL in Groups 1 and 2, respectively (p = 0.018). Lymphatics and recipient venules suitable for anastomoses can be reliably found in the distal upper limb with better size match. A distal modification achieves a more favorable lymphaticovenular pressure gradient, vessel match, and ergonomics while ensuring a comparably low BCRL rate.
International Journal of Computer Science & Network Security
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v.24
no.8
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pp.14-20
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2024
Traffic sign recognition is an essential feature of intelligent transportation systems and Advanced Driver Assistance Systems (ADAS), which are necessary for improving road safety and advancing the development of autonomous cars. This research investigates the incorporation of the YOLOv9 model into traffic sign recognition systems, utilizing its sophisticated functionalities such as Programmable Gradient Information (PGI) and Generalized Efficient Layer Aggregation Network (GELAN) to tackle enduring difficulties in object detection. We employed a publically accessible dataset obtained from Roboflow, which consisted of 3130 images classified into five distinct categories: speed_40, speed_60, stop, green, and red. The dataset was separated into training (68%), validation (21%), and testing (12%) subsets in a methodical manner to ensure a thorough examination. Our comprehensive trials have shown that YOLOv9 obtains a mean Average Precision (mAP@0.5) of 0.959, suggesting exceptional precision and recall for the majority of traffic sign classes. However, there is still potential for improvement specifically in the red traffic sign class. An analysis was conducted on the distribution of instances among different traffic sign categories and the differences in size within the dataset. This analysis aimed to guarantee that the model would perform well in real-world circumstances. The findings validate that YOLOv9 substantially improves the precision and dependability of traffic sign identification, establishing it as a dependable option for implementation in intelligent transportation systems and ADAS. The incorporation of YOLOv9 in real-world traffic sign recognition and classification tasks demonstrates its promise in making roadways safer and more efficient.
Our objective was to investigate radiomics signatures and prediction models defined by four segmentation methods in using 2-[18F]fluoro-2-deoxy-d-glucose positron emission tomography (18F-FDG PET) imaging of lung metastases of soft-tissue sarcomas (STSs). For this purpose, three fixed threshold methods using the standardized uptake value (SUV) and gradient-based edge detection (ED) were used for tumor delineation on the PET images of STSs. The Dice coefficients (DCs) of the segmentation methods were compared. The least absolute shrinkage and selection operator (LASSO) regression and Spearman's rank, and Friedman's ANOVA test were used for selection and validation of radiomics features. The developed radiomics models were assessed using ROC (receiver operating characteristics) curve and confusion matrices. According to the results, the DC values showed the biggest difference between SUV40% and other segmentation methods (DC: 0.55 and 0.59). Grey-level run-length matrix_run-length nonuniformity (GLRLM_RLNU) was a common radiomics signature extracted by all segmentation methods. The multivariable logistic regression of ED showed the highest area under the ROC (receiver operating characteristic) curve (AUC), sensitivity, specificity, and accuracy (AUC: 0.88, sensitivity: 0.85, specificity: 0.74, accuracy: 0.81). In our research, the ED method was able to derive a significant model of radiomics. GLRLM_RLNU which was selected from all segmented methods as a meaningful feature was considered the obvious radiomics feature associated with the heterogeneity and the aggressiveness. Our results have apparently showed that radiomics signatures have the potential to uncover tumor characteristics.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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