• Geomechanics and Engineering
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• 제11권1호
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• pp.59-76
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• 2016

Penetration problems in geomechanics are common. Usually the soil is heavily disturbed around the penetrating bodies and large deformations and distortions can occur. The simulation of the installation of displacement piles is a good example of the interest of these types of problems for geomechanics. In this paper the Material Point Method is used to overcome the difficulties associated with the simulations of problems involving large deformation and full displacement type penetration. Recent modifications of the Material Point Method known as Generalized Interpolation Material Point and the Convected Particle Domain Interpolation are also used and evaluated in some of the examples. Herein a footing submitted to large settlements is presented and simulated, together with the processes associated to a driven pile under undrained conditions. The displacements of the soil surrounding the pile are compared with those obtained by the Small Strain Path Method. In addition, the Modified Cam Clay model is implemented in a code of MPM and used to simulate the process of driving a pile in dry sand. Good and rather encouraging agreement is found between compared data.

• Geomechanics and Engineering
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• 제25권4호
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• pp.303-315
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• 2021

A rigorous and generic similarity solution is developed for assessment of the undrained expansion responses of a cylindrical cavity expansion in K₀-consolidated anisotropic soils. A K₀-consolidated anisotropic modified Cam-clay (K₀-AMCC) model that can represent the initial stress anisotropy and the effects of stress-induced anisotropy is used to model the soil behaviors during cavity expansion. All the seven basic unknowns, the three stress components, the pore water pressure, the particle velocity, the specific volume and the hardening parameter, are reduced to the functions of a dimensionless radial coordinate and are taken as coupled variables to formulate the problem. The governing equations are formulated by making use of the equilibrium equation, the constitutive equation, the consistency condition, the continuity condition and the undrained condition, which are then solved as an initial value problem. The proposed rigorous similarity solution is compared with some well-documented rigorous solutions to validate the solution and to highlight the special expansion responses in anisotropic soils. The results reveal that the present solution can yield more predictions for cavity expansion problems in soils with initial anisotropic stresses.

• Geomechanics and Engineering
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• 제28권5호
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• pp.493-503
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• 2022

Cavity expansion is a classical problem in the field of solid mechanics with a wide range of applications in geotechnical and petroleum engineering. A drained solution is developed for cylindrical cavity expansion in anisotropic soils under biaxial in-situ stresses using a K0-based anisotropic modified Cam-clay model (K0-AMCC). The problem is formulated by solving differential equations using an auxiliary variable, which provides analytical expressions for the volume and four stress components of the soil around the cylindrical cavity. The solution is validated by comparisons with existing well-developed solutions. The results show that the present solution well captures the cavity expansion responses in anisotropic soils under biaxial in-situ stresses, and removes limiting assumptions that the cylindrical cavity expands under uniform in-situ stress in isotropic soils. The elastic-plastic boundary of the expanding cylindrical cavity in K0-consolidated anisotropic soils under biaxial in-situ stresses is a circle rather than an ellipse in isotropic soils, and the mathematical proof is provided in detail.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제3권2호
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• pp.29-40
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• 1987

본문은 불포화토나 구석등에 이용할 수 있는 Cap-model을 필자들이 개발하고 있는 범용프로그램에 수음하여 FEM해석한 결과를 보인 것이다. Cap.model은 발표당시부터 그 유용성이 인정되고 있으나 입력데 필요한 토질매개변수와 그 확정이 어렵고 또한 해석방법이 알려져 있지 않는 상태에서 소프트 웨어 상태로 각 연구자에 의해 보존 되고 있다. 필자들은 이 모델을 이미 발표한 바 있는 범용 프로그램에 의해 상식적으로 연산할 수 있도록 하기 위하여 Cap-model의 알고리즘을 개발하여 이를 입력하므로써 Desai 등이 발표한 결과와 매우 근접한 결과를 얻었다. 아직은 정도면에서 좀더 보완을 요하지만 성취가능성이 보이고 있어 앞으로는 토질매개변수의 간 략화의 연구와 더불어 보다 더 완전한 범용프로그램의 완성을 기하고자 한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.227-237
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• 1993

본 연구는 vertical drain well 설치지반의 보다 더 실제적이고 합리적인 변형해석을 목적으로 drain well 타설로 인하여 발생하는 well 주변 점토층의 교란(smear)영향, well과 인접점토층의 강성차이에서 오는 접합면 변형의 불연속거동 표현이 가능한 유한요소해석 방법을 제시하고자 하는데 목적이 있다. 유한요소해석의 구성은 변형의 지배방정식으로서 Biot의 압밀이론을 근간으로 여기에 흙의 구성식과 접합요소이론을 결합하여 이루어진다. 본 논문에서 제시한 해석법의 정도는 Siriwardane과 Ghaboussi 등이 사용한 지반에 적용하여 검증한 바 있다. 여기에서는 이를 다시 모델지반과 실제지반에 대해서 유한요소해석법을 적용하여 강성이 다른 이질재료간 경계에서의 불연속변형의 영향에 따른 지반내 거동특성을 살펴보고 이것을 함께 고려한 해석법의 정도를 알아보고자 한 것이다. 그 결과는 침하에 있어서 매우 만족스럽다고 보아지지만 간극수압등에는 잘 일치하지 않는 점이 있어 앞으로의 더 많은 연구가 필요하다고 판단된다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제8권2호
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• pp.187-220
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• 2015

Soil disturbance induced by installation of mandrel driven vertical drains decreases the in situ horizontal hydraulic conductivity of the soil in the vicinity of the drains, decelerating the consolidation rate. According to available literature, several different profiles for the hydraulic conductivity variation with the radial distance from the vertical drain, influencing the excess pore water pressure dissipation rate, have been identified. In addition, it is well known that the visco-plastic properties of the soil also influence the excess pore water pressure dissipation rate and consequently the settlement rate. In this study, a numerical solution adopting an elastic visco-plastic model with nonlinear creep function incorporated in the consolidation equations has been developed to investigate the effects of disturbed zone properties on the time dependent behaviour of soft soil deposits improved with vertical drains and preloading. The employed elastic visco-plastic model is based on the framework of the modified Cam-Clay model capturing soil creep during excess pore water pressure dissipation. Besides, nonlinear variations of creep coefficient with stress and time and permeability variations during the consolidation process are considered. The predicted results have been compared with V$\ddot{a}$sby test fill measurements. According to the results, different variations of the hydraulic conductivity profile in the disturbed zone result in varying excess pore water pressure dissipation rate and consequently varying the effective vertical stresses in the soil profile. Thus, the creep coefficient and the creep strain limit are notably influenced resulting in significant changes in the predicted settlement rate.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제1권1호
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• pp.59-72
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• 1985

본 논문은 Biot의 압밀이론을 유한요소법에 의해 해석하는 데 있어 수정 Cam-clay model과 해석 기법으로서는 Christian Boehmer방법을 사용한 것이다. 특히 본 해석에 있어서 압밀의 시간간격과 요소의 분할은 정도와 경제성의 관점에서 연구하였다. 나아가 본 프르그램의 정확을 조사하기 인하여 본 프로그램에 Terzaghi의 정해에 의한 일차원추밀의 해석을 시도하여 그 정상성을 확인하고 또한 Magnan이 연구목적으로 수행한 프랑스의 Cubzac-les-ponts에서 시험성토의 결과와 비교하였다. 본 연구에서 얻은 주요결론은 다음과 같다. 1. 일차원압밀의 평우에 배수층에 가까이 갈수록 요소를 세분하면 수치해석에서 더 높은 결과를 얻을 수 있다. 2. 상간간격에 대해서는 1 log cycle당 20회로 하면 안정된다. 3. 긴 배수거리를 갖는 요소에서는 Mandel-cryer 효과가 시간지연과 더불어 일어난다. 4. 본 프로그램에 의해 예측된 초기하중 단계에서 축변위는 성토하중으로 산하는 것 보다도 강성을 주는 Mesh화한 것이 관측치와 잘 일치한다. 5. 본 프로그램에 의해 예측된 간극수압은 Magnan결과와 비교해 볼 때 관측치와 더 잘 일치 한다.