Recently, many studies have been conducted to use fixed-wing and rotary-wing unmanned aerial vehicles (UAVs, Drones) for topographic surveying in open-pit mines. Because the fixed-wing and rotary-wing UAVs have different characteristics such as flight height, speed, time and performance of mounted cameras, their results of topographic surveying at a same site need to be compared. This study selected a construction site in Yangsan-si, Gyeongsangnam-do, Korea as a study area and compared the topographic surveying results from a fixed-wing UAV (SenseFly eBee) and a popular rotary-wing UAV (DJI Phantom2 Vision+). As results of data processing for aerial photos taken from eBee and Phantom2 Vision+, orthomosaic images and digital surface models with about 4 cm grid spacing could be generated. Comparisons of the X, Y, Z-coordinates of 7 ground control points measured by differential global positioning system and those determined by eBee and Phantom2 Vision+ revealed that the root mean squared errors of X, Y, Z-coordinates were around 10 cm, respectively.
Implementing the generalized Hoek-Brown failure criterion in the framework of the Mohr-Coulomb criterion requires the calculation of the equivalent friction angle and cohesion. In the conventional method based on the Balmer (1952)'s theory, the tangential instantaneous friction angle and cohesion are expressed in terms of the minimum principal stress ${\sigma}_3$, which does not provide the information about the dependency of the equivalent parameters on the hydrostatic pressure and the stress path. In this study, this defect of the conventional method has been overcome by representing the equivalent parameters in terms of stress invariants. Through the example implementation of the new method, the influence of the magnitude of the hydrostatic pressure and the Lode angle on the tangential instantaneous friction angle and cohesion is investigated. It turns out that the tangential instantaneous friction angle is maximum when the stress condition is triaxial extension, while the tangential cohesion is maximum when the stress condition is triaxial compression. The dependency of the equivalent Mohr-Coulomb strength parameters on the hydrostatic pressure and the Lode angle tends to be more substantial for the favorable rockmass of larger GSI value.
Kim, Jin-Seop;Kwon, Sang-Ki;Cho, Won-Jin;Cho, Gye-Chun
Tunnel and Underground Space
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v.19
no.5
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pp.373-387
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2009
Considering the current construction technology and research status of deep repository tunnels for radioactive waste disposal, it is inevitable to use cementitious materials in spite of serious concern about their long-term environmental stability. Thus, it is an emerging task to develop low pH cementitious materials. This study reviews the state of the technology on low pH cements developed in Sweden, Switzerland, France, and Japan as well as in Finland which is constructing a real deep repository site for high-level radioactive waste disposal. Considering the physical and chemical stability of bentonite which acts as a buffer material, a low pH cement limits to $pH{\leq}11$ and pozzolan-type admixtures are used to lower the pH of cement. To attain this pH requirement, silica fume, which is one of the most promising admixtures, should occupy at least 40 wt% of total dry materials in cement and the Ca/Si ratio should be maintained below 0.8 in cement. Additionally, selective super-plasticizer needs to be used because a high amount of water is demanded from the use of a large amount of silica fume.
Since the failure behavior of transversely isotropic rocks is significantly different from that of isotropic rocks, it is necessary to develop a transversely isotropic rock failure function in order to evaluate the stability of rock structures constructed in transversely isotropic rock masses. In this study, a spatial distribution function for strength parameters of transversely isotropic rocks is proposed, which is based on the Cassini oval curve proposed by 17th century astronomer Giovanni Domenico Cassini to model the orbit of the Sun around the Earth. The proposed distribution function consists of two model parameters which could be identified through triaxial compression tests on transversely isotropic rock samples. The original Mohr-Coulomb (M-C) failure function is extended to a three-dimensional transversely isotropic M-C failure function by employing the proposed strength parameter distribution function for the spatial distributions of the friction angle and cohesion. In order to verify the suitability of the transversely isotropic M-C failure function, both the conventional triaxial compression and true triaxial compression tests of transversely isotropic rock samples are simulated. The predicted results from the numerical experiments are consistent with the failure behavior of transversely isotropic rocks observed in the actual laboratory tests. In addition, the simulated result of true triaxial compression tests hints that the dependence of rock strength on intermediate principal stress may be closely related to the distribution of the microstructures included in the rock samples.
In this study, the discrete element method was used to simulate the excavation of spoke-type shield TBM. The horizontal stress coefficient was used for the ground to simulate the increase of the horizontal stress according to the depth, and the driving conditions were set based on the torque generated from the cutterhead of the TBM to excavate within the operating range. That is, when the value of the torque generated at the cutterhead exceeds the given operating condition, the speed of excavation is constantly reduced, and conversely, the method of increasing the speed of excavation is considered. The change speed of the excavation was given the minimum change requirement in consideration of the driver's review time, and the change was possible according to the excavation conditions. In order to use these conditions, the user-subroutine was considered separately, and the results show that the DEM model were able to analyze the excavation within the considered operating range.
Kim, Do-Sik;Kim, Do-Hyung;Kim, Woo-Sung;Lee, Du-Hwa;Lee, Ho-Seok
Tunnel and Underground Space
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v.16
no.5
s.64
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pp.357-367
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2006
Recently, as the construction of new railway and the relocation of existing line increase, tunnel structures grow longer. The railway fire accidents in long tunnel bring large damages of human life and disaster. The interest of safety in long tunnel have a growing and the safety standard of long tunnel is tightening. For that reason, at the planning of long tunnel, the optimum design of safety facility in long tunnel for minimizing the risks and satisfying the safety standard is needed. For the reasonable design of long railway tunnel considering high safety, qualitative estimation for tunnel safety is required. In this study, QRA (Quantitative Risk Assessment) technique is applied to design of long railway tunnel for assuring the safety function and estimating the risk of safety. The case study for safety design in long railway tunnel is tarried out to verifying the QRA technique for two railway tunnels. Thus, the inclined and vertical shaft for escape way and safety facilities in long tunnel are planned, and the risks of tunnel safety for each case are estimated quantitatively.
Since the generalized Hoek-Brown (GHB) function predicts the strength of the jointed rock mass in a systematic manner by use of GSI index, it is widely used in rock engineering practices. In this study, a series of 2D elasto-plastic FE analysis, which adopts the GHB criterion as a yield function, was carried out to investigate the radial convergence characteristics of circular tunnel excavated in the GHB rock mass. The effect of the plastic potential function on the elasto-plastic displacement was also examined. In the analysis, the wide range of both the $K(={\sigma}_h/{\sigma}_v)$ and GSI values are considered. For each K value, the variation of the ratio of sidewall displacement to roof displacement was calculated with varying GSI values and the obtained displacement patterns were analysed. The calculation results show that the displacement ratio significantly depends not only on the K value but also on the range of GSI value. In particular, for lower range of GSI value, the displacement ratio pattern calculated in the elasto-plastic regime is opposite to that predicted by the elasticity theory. In addition, the variation of the radial displacement ratio with GSI value for different types of plastic potential function showed similar trend.
The application of sprayed waterproofing membrane with high adhesion and ductility is considered to be promising as a measure for repair and reinforcement of a tunnel structure. Therefore, a powder-type and one-component membrane prototype with high tensile and bond strengths was made in this study. Then, its reinforcement effect on a shield segment was evaluated by carrying out a series of full-scale loading tests of segment specimens on which the membrane was sprayed. From the tests, it was confirmed that the initial cracking loads increased by approximately 34% due to cracking retardation by membrane coating. Even though the increase of failure loads were not so high as cracking loads, the strain-softening behaviors were observed from specimens coated by the membrane. Therefore, it is expected that the membrane coated on the inner surface of a lining might be effective in preventing its brittle failure.
An analytical procedure for calculating the failure load of a V-shaped rock notch under two-dimensional stress conditions was developed based on the slip-line plastic analysis method. The key idea utilized in the development is the fact that the α-line, one of the slip-lines, extends from the rock notch surface to the horizontal surface outside the notch when the rock around the notch is in the plastic state, and that there exists an invariant which is constant along the α-line. Since the stress boundary condition of the horizontal surface outside the rock notch is known, it is possible to calculate the normal and shear stresses acting on the rock notch surface by solving the invariant equation. The notch failure load exerted by the wedge was calculated using the calculated stress components for the notch surface. Rock notch failure analysis was performed by applying the developed analytical procedure. The analysis results show that the failure load of the rock notch increases with exponential nonlinearity as the angle of the notch and the friction of the notch surface increase. The analytical procedure developed in this study is expected to have applications to the study of fracture initiation in rocks through wedge-shaped notch formation, calculation of bearing capacity of the rock foundation, and stability analysis of rock slopes and circular tunnels.
Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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v.3
no.2
s.9
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pp.99-110
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2003
In this study, lightening material weight and normalizing structure of preventing system of landslide soil-rock in trench excavation was tried with focusing in safety construction availability and workability. In other words, risk estimate, safety management method investigation, applicability of bracing material and mechanical stability of bracing structure was studied. From these result, structural stability and structural analysis of light weight bracing structure was carried out with common structural analysis program, for examining movement mechanism of bracing structure and normalization of standard. The result are summarized as following. (1) Mechanical ability of bracing members and soil pressure parameter acting to member for ensuring mechanical propriety of bracing structural and useful of new material considering soil mechanics boundary were proposed. Also theory and method of analysis of bracing structural were proposed. (2) As a result of the structure analysis of geographical profile for light pannel used FRP as hard clay mechanical characteristics(bending moment, shear force, axial force) of panel were changed according to groundwater level and it is proved that the result of mechanical analysis is within allowable stress. Thus, light pannel is available for bracing structure in trench excavation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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