Jong-Won Lee;Tae-Min Oh;Hyunwoo Kim;Min-Jun Kim;Ki-Il Song
Geomechanics and Engineering
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제37권2호
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pp.149-166
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2024
The acoustic emission (AE) technique is utilized to estimate the rock failure status in underground spaces. Understanding the AE characteristics under loading conditions is essential to ensure the reliability of AE monitoring. The AE characteristics depend on the material properties (p-wave velocity, density, UCS, and Young's modulus) and damage stages (stress ratio) of the target rock mass. In this study, two groups of granite specimens (based on the p-wave velocity regime) were prepared to explore the effect of material properties on AE characteristics. Uniaxial compressive loading tests with an AE measurement system were performed to investigate the effect of the rock properties using AE indices (count index, energy index, and amplitude index). The test results were analyzed according to three damage stages classified by the stress ratio of the specimens. Count index was determined to be the most suitable AE index for evaluating rock mass stability.
Numerical modeling was conducted to estimate the amount of dislocation that may occur across a frictionless fracture during an earthquake using commercial code FLAC3D (Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3 Dimensions). The applied motion was calculated to represent a Richter 6.0 magnitude earthquake at distances of 2 km from the fracture. The velocity-time history was generated from Svensk $K{\ddot{a}}arnbr{\ddot{a}}anslehantering$ AB report. In the report, The velocity field resulting from an earthquake on a fault located in the near-field (2 km distance) was modelled using a finite difference program, WAVE. The stress-time history was substituted for velocity-time history to perform dynamic analysis using FLAC3D. During the earthquake, the maximum dislocation and change of shear stress were about 1 cm and 2MPa, respectively. Because the fracture is frictionless in this study, all dislocations relax to zero after the earthquake motions have ceased.
When the crack in orthotropic material is propagating under dynamic model I load, influences of anisotropic property ratio $E_{L}$/ $E_{T}$ on stress and displacement around propagating crack tip are studied in this paper. When M<0.55 and .alpha.=90.deg.(.alpha.; the angle of fiber direction with crack propagating direction, M; crack propagation velocity/shear stress wave velocity), the influence of $E_{L}$/ $E_{T}$ on stress .sigma.$_{x}$, .sigma.$_{y}$, .tau.$_{xy}$ and .sigma.$_{\theta}$ is the greast on .sigma.$_{y}$. Except M<0.55 and .alpha.=90.deg., it is the greast on .sigma.$_{x}$ in any situation. Increasing $E_{L}$/ $E_{T}$, stress components are increased or decreased. When maximum stress is based, the stress .sigma.$_{x}$(.alpha.=90.deg.), .sigma.$_{y}$(.alpha.=0.deg.) and .tau.$_{xy}$ (.alpha.=90.deg.) are decreased with increment of $E_{L}$/ $E_{T}$ in M=0. any stresses except .sigma.$_{*}$x/(.alpha.=0.deg.) are decreased with increment of $E_{L}$/ $E_{T}$ in M=0.9. When .alpha.=90.deg., the influence of $E_{L}$/ $E_{T}$ on displacement U and V is V>U in any velocities of crack propagation, when .alpha.=0.deg., it is VU in M>0.75 and when $E_{L}$/ $E_{T}$ is increased, U and V are decreased in any conditions.sed in any conditions.tions.tions.tions.
Seismic safety analysis of rockfill dams are consist of the stability analysis as an simplifed method and the dynamic analysis as an detailed method. When high risk dams such as Multi-purpose dams were often applied detailed method by dynamic analysis, dynamic properties of dam materials such as shear modulus are considered as most important factor. Dynamic material properties such as shear modulus had to be investigated by cyclic triaxial test et al. during design and construction stage but these were not conducted because of the condition of domestic seismic design technique. MASW and SASW methods had been applied as a non destructive method to investigate dynamic material properties of existing rockfill dam, has no problems in dam safety at present. These methods were usually performed under the assumptions that the subsurface can be described horizontally homogeneous and isotropic layers. Recent studies(Marwin, 1993, Kim, 2001) showed that surface waves generated through inclined structures have different characteristics from those through a horizontally homogeneous layered model. further Kim et al(2005) and Min and Kim(2006) showed that central core type rockfill dam overestimated the shear wave velocities as increasing the depth through the 3D numerical modelling dut to the effect of outer rockfill and geometrical reasons In this study the results of shear wave velocities of seven rockfill dams form comprehensive facility review, was carried out from 2003 to 2007, were collected and analysed to establish the shear wave velocity distribution characteristics in increasing confining stress in rockfill dams and surface wave velocity ranges in rockfill dam through MASW and the limitation in application are discussed to be utilized as an reference value for dynamic analysis.
Soils containing vanishing materials lead changes in the microstructure of particulate media due to water inflow. Thus, dissolution renders some local unstability. As the moisture contents decease, the component of the vanished materials may affects on the cementation of paniculate materials. This cementation phenomenon has a huge influence on the stiffness, strength and stability under lower stress level. The goal of this study is to introduce the cementation effects on a compressional wave velocity, a shear wave velocity, and the resonant frequency of shear waves. The glass bead and salt water with different mole contents are used. Test results show that the changes of shear and compressional wave velocities consist of three stages. In the first region, compressional wave velocities increase and shear wave velocities decrease with a decreases in reducing water contents from 100% to 90~95%. In the second region, shear and compressional wave velocities become stable at 90~95% to 10% of the water contents. In the third region, shear and compressional wave velocities increases dramatically with a decrease in the water content due to the capillary force and cementation of salt. Furthermore, the resonant frequency of the shear waves shows similar phenomenon. Specimens prepared by glass beads and salt water are proved to be able to provide a meaningful insight in under structural behaviors of the cementation.
This present study investigates Love-type wave propagation in composite structure consists of a loosely bonded functionally graded piezoelectric material (FGPM) stratum lying over a functionally graded initially-stressed fibre-reinforced material (FGIFM) substrate. The closed-form expressions of the dispersion relation have been obtained analytically for both the cases of electrically open and electrically short conditions. Some special cases of the problem have also been studied and the obtained results are found in well-agreement with the classical Love wave equation. The emphatic influence of wave number, bonding parameter associated with bonding of stratum with substrate of the composite structure, piezoelectric coefficient as well as dielectric constant of the piezoelectric stratum, horizontal initial stresses, and functional gradedness of the composite structure on the phase velocity of Love-type wave has been reported and illustrated through numerical computation along with graphical demonstration in both the cases of electrically open and electrically short condition for the reinforced and reinforced-free composite structure. Comparative study has been carried out to analyze the distinct cases associated with functional gradedness of the composite structure and also various cases which reveals the influence of piezoelectricity, reinforcement and horizontal initial stress acting in the composite structure, and bonding of the stratum and substrate of the composite structure in context of the present problem which serves as one of the major highlights of the study.
In the present study, an offshore platform having large partial porous cylindrical members, which are composed of permeable and impermeable cylinders, is suggested. In order to calculate the wave force on large partial porous cylindrical members, the fluid domain is divided into three regions: a single exterior region, N inner regions and N beneath regions, and the scattering wave in each fluid region is expressed by an Eigen-function expansion method. Applying Darcy's law to the porous boundary condition, the effect of porosity is simplified. Wave excitation forces and wave run up on the structures are presented for various wave conditions. For the idealized three-dimensional platform having large partial porous cylindrical members, the dynamic response evaluations of the platform due to wave forces are carried out through the modal analysis. In order to examine the effects of soil-structure interaction, the substructure method is also applied. The displacement and bending stress at the selective nodal points of the structure are computed using various input parameters, such as the shear-wave velocity of soil, the wave height and the wave period. Applying the Monte Carlo Simulation (MCS) method, the reliability evaluations at critical structure members, which contained uncertainties caused by dynamic forces and structural properties, are examined by the reliability index with the results obtained from MCS.
When an impact stress is applied on the external boundary of double cantilever beam of orthotropic material which crack length is greater than specimen hight and anistropic ratio is very high, dyna mic energy release rate is derived, and the relationship between dynamic energy release rate and crack propagating velocity is studied. Dynamic energy release rate to static energy release rate is decreased with increasment of crack propagating velocity. The relationships between dynamic energy release rate and vertical strain have a similar pattern with those between static energy release rate and vertical strain. When normalized time(Cstla) is greater than or equal to 2, dynamic energy release rate approaches to a constant value.
It is desirable to develop the effective NDT techniques to evaluate the strength of composite structures. In this study several of acoustic NDT techniques were applied to investigate useful parameters for evaluating the filament wound GFRP structures and following results were obtained. 1. Propagation velocity of stress wave to axial direction in the filament wound GFRP pipe depends on the effective modulus along the propagation direction and source location was parcticable from the a measured velocities. 2. By the application of acoustic emission techniques to GFRP pipe during hydraulic test, it was proven to be possible to detect the damage initiating pressure which could be evaluated nondestructively through the measuring of stress wave energy factor(SWEF). 3. The final failure pressure of GFRP was greatly influenced in the presence of pass through defects, and void-like defects were more dangerous than the laminar type defects.
This paper demonstrates the impact stresses and wave propagation characteristics of glass/epoxy laminates subjected to the low-velocity impact by a steel ball theoretically and experimentally. A plate finite element model in conjunction with experimental contact laws is used for the theoretical investigation. The specimens for statical indentation and impact test are composed of $[0/45/0/-45/0]_28 and [90/45/90/-45/90]_28$ stacking sequences and have clamped-simply supported boundary conditions. Finally, these two results are compared and then the impulsive stress and wave propagation characteristics of this laminated composite are studied.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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