Kim, Kang-Hyun;Kim, Ho-Jong;Jeong, Jae-Ho;Shin, Jong-Ho
Geomechanics and Engineering
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v.21
no.2
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pp.103-109
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2020
The inflow rate is of interest in the design of underground structures such as tunnels and buried pipes below the groundwater table. Soil permeability governing the inflow rate significantly affects the hydro-geological behavior of soils but is difficult to estimate due to its wide range of distribution, nonlinearity and anisotropy. Volume changes induced by stress can cause nonlinear stress-strain behavior, resulting in corresponding permeability changes. In this paper, the nonlinearity and anisotropy of permeability are investigated by conducting Rowe cell tests, and a nonlinear permeability model considering anisotropy was proposed. Model modification and parameter evaluation for field application were also addressed. Significance of nonlinear permeability was illustrated by carrying out numerical analysis of a tunnel. It is highlighted that the effect of nonlinear permeability is significant in soils of which volume change is considerable, and particularly appears in the short-term flow behavior.
Project Financing(PF) was introduced from the way of banks' conditional financing that take buried oil as security and offer required money to oil explores which have weak loaning ability in the U.S. 1930s. After that PF has developed with financial market and it has been activated in the market of Korea since 'An Institution about Private Financing Invitation Promotion' was established. Started with I-Hwa Ryoung tunnel project, PF has been used in the Metropolitan Area Airport Highway and etc. But because of the risk that occurred by PF's complexity and uncertainty, PF has not been used fully and there are only few practical examples. The purpose of the present study is to investigate how to decrease, identify and extract the risky factors of project that being planned by PF.
Recently underwater geophysical problems for historical relics or UXO's are raised frequently. This study includes the applicabilities and limitations of the recent underwater metal detector and domestic case stories for underwater survey by electrical and magnetic method. Direct or indirect case stories are electrical and vertical magnetic gradiometry surveys beneath Han-river bottom for planning subway tunnel, electrical exploration on lake-bottom, electrical exploration on the tidal flats using high-power transmitter, and borehole three-component magnetic and electromagnetic surveys for detecting the undersea objects. A design of potable real-time, high-speed measurement system using multi-channel array sensors is also introduced here. Further study will be focussed on practical field applications of the fast water-bottom scanning system which is lately required by actual field.
Zhang, Ning;Li, Zhongyin;Ma, Qingsong;Ma, Tianchi;Niu, Xiaodong;Liu, Xixi;Feng, Tao
Geomechanics and Engineering
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v.15
no.5
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pp.1029-1038
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2018
A superposition-iteration (S-I) model is proposed to simulate the jet grouting pre-reinforcing impact for a shallow-buried tunnel. The common model is deduced by theoretical (force equilibrium) analysis and then transformed into the numerical formulation. After applying it to an actual engineering problem, the most obvious deficiency was found to be continuous error accumulation, even when the parameters change slightly. In order to address this problem, a superposition-iteration model is developed based on the basic assumption and superposition theory. First, the additional deflection between two successive excavation steps is determined. This is caused by the disappearance of the supporting force in the excavated zone and the soil pressure in the disturbed zone. Consequently, the final deflection can be obtained by repeatedly superposing the additional deflection to the initial deflection in the previous steps. The analytical solution is then determined with the boundary conditions. The superposition-iteration model is thus established. This model was then applied and found to be suitable for real-life engineering applications. During the calculation, the error induced by the ill-conditioned problem of the matrix is easily addressed. The precision of this model is greater compared to previous models. The sensitivity factors and their impact are determined through this superposition-iteration model.
As the construction of nuclear power plants are increased, nuclear wastes disposal has been faced as a serious problem. If nuclear wastes are to be buried in the underground stratum, thermo-mechanical behavior of stratum must be analyzed, because high temperature distribution has a significant effect on tunnel and surrounding stratum. In this study, in order to analyze the structural behavior of the underground which is subject to concentrated heat sources, a coupling method of nonlinear finite elements and linear boundary elements is proposed. The nonlinear finite elements (NFE) are applied in the vicinity of nuclear depository where thermo-mechanical stress is concentrated. The boundary elements are also used in infinite domain where linear behavior is expected. Using the similar method as for the problem in mechanical field, the coupled nonlinear finite element-boundary element (NFEBE) is developed. It is found that NFEBE method is more efficient than NFE which considers nonlinearity in the whole domain for the nuclear wastes depository that is expected to exhibit local nonlinearity behavior. The effect of coefficients of the rock mass such as Poisson's ratio, elastic modulus, thermal diffusivity and thermal expansion coefficient is investigated through the developed method. As a result, it is revealed that the displacements around tunnel are largely dependent on the thermal expansion coefficients.
In this paper, the creep behavior of bolted rock was analyzed by using the unconfined creep tests and the numerical results. Based on the test results, the Bolted Burgers creep model (B-B model) was proposed to clarify the creep mechanism of rock mass due to rock bolts. As to the simulation of the creep behaviour of bolted rock, a new user-defined incremental iterative format of the B-B model was established and the open-source $FLAC^{3D}$ code was written by using the object-oriented language (C++). To check the reliability of the present B-B creep constitutive model program, a numerical model of a tunnel with buried depth of 1000 m was established to analyze the creep response of the tunnel with the B-B model support, the non-support and the bolt element support. The simulation results show that the present B-B model is consistent with the calculated results of the inherent bolt element in $FLAC^{3D}$, and the convergence deformation can be more effectively controlled when the proposed B-B model is used in the $FLAC^{3D}$ software. The big advantage of the present B-B creep model secondarily developed in the $FLAC^{3D}$ software is the high computational efficiency.
A new approach of analyzing the displacements and stress of the surrounding rock for shallow tunnels excavated under non-axisymmetric displacement boundary conditions on a vertical surface is investigated in this study. In the proposed approach, by using a virtual image technique, the shear stress of the vertical ground surface is revised to be zero, and elastic solutions of the surrounding rock are obtained before stress revision. To revise the vertical normal stress and shear stress of horizontal ground surface generated by the combined action of the actual and image sinks, the harmonic functions and corresponding stress function solutions were adopted. Based on the Boussinesq's solutions and integral method, the horizontal normal stress of the vertical ground surface is revised to be zero. Based on the linear superposition principle, the final solution of the displacements and stress were proposed by superimposing the solutions obtained by the virtual image technique and the stress revision on the horizontal and vertical ground surfaces. Furthermore, the ground settlements and lateral displacements of the horizontal and vertical ground surfaces are derived by the proposed approach. The proposed approach was well verified by comparing with the numerical method. The discussion based on the proposed approach in the manuscript shows that smaller horizontal ground settlements will be induced by lower tunnel buried depths and smaller limb distances. The proposed approach for the displacement and stress of the surrounding rocks can provide some practical information about the surrounding rock stability analysis of shallow tunnels excavated under non-axisymmetric displacement boundary conditions on a vertical surface.
Liu, Xinrong;Suliman, Lojain;Zhou, Xiaohan;Zhang, Jilu;Xu, Bin;Xiong, Fei;Elmageed, Ahmed Abd
Geomechanics and Engineering
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v.31
no.1
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pp.15-30
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2022
Slope stability during the excavation of twin road tunnels is considered crucial in terms of safety. In this research, physical model testing and numerical analysis were used to investigate the characteristics of the settlement (uz) and vertical stresses (σz) along the two tunnel sections. First, two model tests for a (fill-rock) slope were conducted to study the settlement and stresses in presence and absence of slope support (plate support system). The law and value of the result were then validated by using a numerical model (FEM) based on the physical model. In addition, a finite element model with a slope supported by piles (equivalent to the plate) was used for comparison purposes. In the physical model, several rows of plates have been added to demonstrate the capacity of these plates to sustain the slope by comparing excavating twin tunnels in supported and unsupported slope, the results show that this support was effective in the upper part of the slope, while in the middle and lower part the support was limited. Additionally, the plates appear to induce less settlement in several areas of the slope with differing settlement and stress distribution as compared to piles. Furthermore, as a results of the previous mentioned investigation, there are many factors influence the stress and settlement distribution, such as the slope's cover depth, movement during excavation, buried structures such as the tunnel lining, plates or piles, and the interaction between all of these components.
Geothermal effects on the underground water conveyance pipe system have been investigated through the multiregional water supply system from Paldang water intake station. To make an investigation of raw water thermal energy, temperature sensors are installed the surface of the pipes of metropolitan area water supply system. In 2009 winter and early spring seasons, the monthly averaged temperatures at Paldang 2 intake stations are $1.94^{\circ}C$ in February, $4.96^{\circ}C$ in March, and $10.56^{\circ}C$ in April. After the transfer in 26.0 km distance of tunnel and buried pipe, the raw water temperatures are raised to $3.13^{\circ}C$, $6.04^{\circ}C$, and $11.39^{\circ}C$ respectively. As the temperature difference between the raw water and the air reduces, the temperature increasement is reduced by $1.19^{\circ}C$ in Feb., $1.08^{\circ}C$ in Mar., and $0.83^{\circ}C$ in Apr. Since the flowrate is over 1,150,000 $m^3$/day, it is estimated that the water exchanges a huge amount of heat over 1.0 Tcal a day with the ground.
Because of the continuous growth of energy consumption, and also the tendency to site power lines and pipelines along the same routes, the close proximity of high voltage structures and metallic pipelines has become more and more frequent. Moreover, normal steady state and fault currents become higher as electric networks increase in size and power. Therefore, there has been and still is a growing concern (safety of people marking contact with pipeline, risk of damage to the pipeline coating, the metal and equipment connected to pipeline. especially cathodic protection system) about possible hazards resulting from the influence of high voltage power system on metallic structures(gas pipeline, oil pipeline and water pipeline etc.). Therefore, we analyze the interference problems when the gas pipeline is buried with power cable in the same submarine tunnel. This paper present the results of the study about interference mechanism, AC corrosion, limitation of safety voltage and analysis of indiction voltage.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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