The soil-structure relative stiffness is a key factor affecting the seismic response of underground structures. It is of great significance to study the soil-structure relative stiffness for the soil-structure interaction and the seismic disaster reduction of subway stations. In this paper, the dynamic shear modulus ratio and damping ratio of an inhomogeneous soft soil site under different buried depths which were obtained by a one-dimensional equivalent linearization site response analysis were used as the input parameters in a 2D finite element model. A visco-elasto-plastic constitutive model based on the Mohr-Coulomb shear failure criterion combined with stiffness degradation was used to describe the plastic behavior of soil. The damage plasticity model was used to simulate the plastic behavior of concrete. The horizontal and vertical relative stiffness ratios of soil and structure were defined to study the influence of relative stiffness on the seismic response of subway stations in inhomogeneous soft soil. It is found that the compression damage to the middle columns of a subway station with a higher relative stiffness ratio is more serious while the tensile damage is slighter under the same earthquake motion. The relative stiffness has a significant influence on ground surface deformation, ground acceleration, and station structure deformation. However, the effect of the relative stiffness on the deformation of the bottom slab of the subway station is small. The research results can provide a reference for seismic fortification of subway stations in the soft soil area.
A numerical study of the performance assesment of coupled thermo-hydro-mechanical (THM) processes in improved Korean reference disposal system (KRS+) for high-level radioactive waste is conducted using TOUGH2-MP/FLAC3D simulator. Decay heat from high-level radioactive waste increases the temperature of the repository, and it decreases as decay heat is reduced. The maximum temperature of the repository is below a maximum temperature criterion of 100℃. Saturation of bentonite buffer adjacent to the canister is initially reduced due to pore water evaporation induced by temperature increase. Bentonite buffer is saturated 250 years after the disposal of high-level radioactive waste by inflow of groundwater from the surrounding rock mass. Initial saturation of rock mass decreases as groundwater in rock mass is moved to bentnonite buffer by suction, but rock mass is saturated after inflow of groundwater from the far-field area. Stress changes at rock mass are compared to the Mohr-Coulomb failure criterion and the spalling strength in order to investigate the potential rock failure by thermal stress and swelling pressure. Additional simulations are conducted with the reduced spacing of deposition holes. The maximum temperature of bentonite buffer exceeds 100℃ as deposition hole spacing is smaller than 5.5 m. However, temperature of about 56.1% volume of bentonite buffer is below 90℃. The methodology of numerical modeling used in this study can be applied to the performance assessment of coupled THM processes for high-level radioactive waste repositories with various input parameters and geological conditions such as site-specific stress models and geothermal gradients.
Many transmission towers, high-rise buildings and bridges are constructed near steep slopes and are supported by large-diameter piles. These structures may be subjected to large lateral loads, such as violent winds and earthquakes. Widely used types of foundations for these structures are pier foundations, which have large-diameters with high stiffness. The behavior of a pier foundation subjected to lateral loads is similar to that of a short rigid pile because both elements seem to fail by rotation developing passive resistance on opposite faces above and below the rotation point, unlike the behavior of a long flexible pile. This paper describes the results of several numerical studies performed with a three-dimensional finite element method (FEM) of model tests of a laterally loaded short pile located near slopes, respectively. In this paper, the results of model tests of single piles and pile groups subjected to lateral loading, in homogeneous sand with 30$^{\circ}$ slopes and horizontal ground were analyzed by the 3-D FE analyses. The pile was assumed to be linearly elastic. The sand was assumed to have non-associative characteristics, following the MC-DP model. The failure criterion is governed by the Mohr-Coulomb equation and the plastic potential is given by the Drucker-Prager equation. The main purpose of this paper is the validation of the 3-D elasto-plastic FEM by comparisons with the experimental data.
This study addresses the preliminary results of rock slope stability analyses including hazard assessments for slope failure conducted on the selected sections of rural road cut slope which are about 4 km long. The study area is located in the Mt. Chuntae northeast of Busan and mainly composed of Cretaceous rhyolitic ash-flow tuff', fallout tuff, rhyolitc and andesite. The volcanic rock mass in the area has a number of discontinuities that produce a potentially unstable slope, as the present cut slope is more than 70 degrees in most of the slope sections. Discontinuity geometry data were collected at selected 8 scanline sections and analyzed to estimate important discontinuity geometry parameters to perform rock slope kinematic and block theory analyses. Kinematic analysis for plane sliding has resulted in maximum safe slope angles greater than $65^{\circ}$ for most of the discontinuities. For most of the wedges, maximum safe cut slope angles greater than $45^{\circ}$ were obtained. Maximum safe slope angles greater than 80" were obtained fur most of the discontinuities in the toppling case. The block theory analysis resulted in the identification of potential key blocks (type II) in the SL4, SL5, SL6 and SL8 sections. The chance of sliding taking place through a type ll block under a combined gravitational and external loading is quite high in the investigated area. The results support in-field observations of a potentially unstable slope that could become hazardous under external forces. The results obtained through limit equilibrium slope stability analyses show how a stable slope can become an unstable slope as the water pressure acting on joints increases and how a stable slope under Barton's shear strength criterion can fail as the worst case scenario of using Mohr-Coulomb criterion.
The earth's crust is unceasingly undergoing deformations because of the forces acting upon it. The relationship between the tectonic forces and the resulting deformations are found from the states of stresses in the earth's crust induced by these forces. The study has been attempted to analyze the deformations of the overlying sedimentary layers, which are deformed by the magma intrusion along its lower boundary. The elastic model is constructed to analyze the geologic structures, by means of the theory of elasticity, and then the appropriate boundary conditions are given. The solution of the Airy stress function which satisfies the given boundary conditions is derived from the analytic method. The internal stress distributions of the deformed elastic model layer are portrayed by principal stress trajetories, and then the corresponding potential faults and joints systems are predicted from the Coulomb-Mohr failure criterion. The internal displacement distributions are shown by the calculated displacement components vectors, namely horizontal, vertical and net components. Results of the numerical calculations show the developments of some geologic structures as follows; (1) one set of shear joints and or two sets of shear joints which are oppisite directions, and one set of extension joints parallel to the ${\sigma}_1$ direction, (2) one set of high angle thrusts and normal faults, (3) symmetric fold; both limbs are dipping in opposite direction with low angle. The field work at the Wall-A San area, located near Jinju City, in southern Korea, had accomplished to compare the field structures with the predicted ones. The results of the comparison exhibits the developments of joint and fault systems satisfactorily consistent with each others. But the area does not show any type of folding, in spite of the intrusion of a granodiorite massif, this fact is one of the important features of the whole Kyungsang sedimentary basins of Mesozoic age distributed at the south-eastern parts of Korea. For this reason, it is thought that the magma intrusion had occurred with extremly low pressure. The geologic structures have been modified by the erosion and weathering throughout the geologic time, and the conditions of the sedimentary layers (width, thickness and radius of magma) are not the same as before, being intruded by the magma. To enlighten this, it is preferable to study these geologic structures with analyses of various types of rheological models.
To investigate the enhancement in strength and deformation capacities of concrete confined by FRP composites, tests under axial loads were carried out on three groups of thirty six short columns in circular section with diverse GFRP confining reinforcement. The major test variables considered include fiber content or orientation, wrap or tube type by varying the end loading condition, and continuous or discontinuous confinement depending on the presence of vortical spices between its two halves. The circumferential FRP strains at failure for different types of confinements were also investigated with emphasis. Various analytical models capable of predicting the ultimate strength and strain of the confined concrete were examined by comparing to observed results. Tests results showed that FRP wraps or tubes provide the substantial increase in strength and deformation, while partial wraps comprising the vertical discontinuities fail in an explosive manner with less increase in strength, particularly in deformation. A bilinear stress-strain response was observed throughout all tests with some variations of strain hardening. The failure hoop strains measured on the FRP surface were less than those obtained from the tensile coupons in all tests with a high degree of variation. In overall, existing predictive equations overestimated ultimate strengths and strains observed in present tests, with a much larger scatter related to the latter. For more accuracy, two simple design- oriented equations correlated with present tests are proposed. The strength equation was derived using the Mohr-Coulomb failure criterion, whereas the strain equation was based on entirely fitting of test data including the unconfined concrete strength as one of governing factors.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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