Analysis of rock slope using the statistical joint modeling

암반사면의 거동가능블록은 사면과 암반내부에 존재하는 절리들의 교차로 인하여 생성되며 이로 인해 발생한 낙석은 인명과 재산에 큰 피해를 일으킬 수 있다. 본 연구에서는 통계적 절리 모델링 기법과 블록 이론을 이용하여 이러한 거동가능한 암반블록의 발생가능성을 알아보는 연구를 수행하였다. 블록이론은 이러한 거동가능 블록을 알아보는데 매우 간편한 해를 제공하나 지나치게 변수를 단순화하기 때문에 최대 발생가능한 블록의 크기만을 산정하는데 그 한계를 가지고 있다. 본 연구에서는 조사된 샘플을 이용하여 절리의 방향성,크기, 밀도의 추정치를 구하고 사면과 절리(불연속면)를 통계적으로 모델링하였으며,블록이론을 응용하여 암석블록의 안정성을 해석하는 컴퓨터 프로그램으로 개발하였다. 많은 경우에 암반사면의 붕괴는 장마나 집중호우 시에 발생함을 볼 때 수압이 사면의 붕괴에 큰 영향을 끼침을 알수 있는데, 이러한 경우를 고려하기 위하여 본 연구에서는 지하수의 영향 또한 연구하였다. This paper presents a numerical approach to evaluate the possibility of removable blocks on a rock slope by using statistical joint modeling and block theory. Block theory has been used to distinguish removable blocks from tapered or infinite blocks and analyze their stability. This theory, however, uses the information of joint orientation and therefore, can only predict the maximum area of removable block occurrence. In this study, rock joints were statistically modeled: Probability distribution functions of the joint orientation and size, and volumetric frequency were estimated from window sampling data. Rock blocks consisting of a slope face and the modeled joints were simulated and their removability was tested. The entire analysis process was coded into a computer program, and each algorithm of the entire process was verified by comparing its result with theoretic solutions. In many cases, slope collapse is triggered by an excessive hydraulic pressure due to an intensive and/or continuous rainfall in the monsoon season. This kind of collapse shows that water saturation of discontinuities in the slope lowers the rock block safety of the slope. We also, therefore, tested the groundwater effect on slope stability.이 연구는 행정자치부 소방방재청 국책연구개발사업인 자연재해방재기술개발사업 (과제번호: M10324010003- 04L0601-00310)의 지원으로 수행되었으며 이에 감사드립니다

Study on applicability of stereophotogrammetry to rock joint survey

입체사진측량기법이란 대상면에 대하여 두 장 이상의 스테레오 영상을 취득하고 이 영상을 해석함으로써 대상면에 대한 정보를 추출하는 방법이다. 본 연구에서는 기존의 수작업에 의한 암반절리조사 방법에 대한 대안으로서, 입체사진측량기법을 암반절리조사에 적용하여 절리 정보를 추출하였고 그 결과를 비교, 분석함으로써 암반절리조사에의 적용성을 평가하였다. 검증은 실내 모형 시험을 통한 검증과 실제 암반에 대한 검증을 통하여 수행되었다. 현장 적용시 기선거리비가 해석 결과에 미치는 영향을 평가하기 위한 촬영 및 분석을 수행하였고, 해석 자료의 정확도를 향상시키기 위하여 절리 대상면을 분할 확대 촬영하였다. ShapeMetriX 3D 프로그램을 이용한 실내 모형 시험 결과, 3차원 공간 좌표의 실측치를 이용한 결과와 비교하여 경사각 및 경사방향에 대하여 모두 ±5° 이내의 편차를 보임을 확인하였다. 또한 영상 취득시 폐색 구간이 발생하지 않도록 촬영한다면, 기선거리비가 해석 결과에 미치는 영향이 크지 않음을 알 수 있었다. 따라서 분할 확대 촬영을 통한 취득 자료의 분석은 효율적인 방법으로 판단된다.본 연구는 건설교통부가 출연하고 한국건설교통기술 평가원에서 위탁 시행한 2006년도 건설핵심기술연구개 발사업(04핵심기술C01)의 지원으로 이루어졌으며, 이 에 감사드립니다

Introduction of 3D Printing Technique applied for producing Physical Models of Underground Mine Openings

지하광산 물리모형은 그 시각적인 효과로 인해 광산 개발 및 컨설팅 과정에서 광산공동 설계 또는 공정관리 등의 효율성을 제고하는 데 매우 유용하다. 다양한 기업에서 갱내를 3차원 영상으로 구현하는 기술이 개발된바 있지만, 현재까지도 갱도 전체를 가시적으로 파악하기 쉬운 물리모형이 널리 이용되고 있다. 기존의 물리모형제작 방법은 종이나 아크릴 등의 재료를 이용하여 수작업으로 모형을 제작하므로 정밀도가 떨어지고 소요시간및 비용이 매우 큰 단점이 있다. 따라서, 이 연구에서는 최근 각 분야에서 널리 활용되고 있는 3D프린팅 기술을적용하여 지하광산 갱도의 물리모형을 저비용으로 정밀하고 신속하게 제작하는 기법을 개발하였으며, 최종적으로, 소프트웨어 「UMine2STL」을 개발하고 광산 갱도 일부를 출력하여 그 활용성을 검증하였다. Physical models of underground mines are very useful to the design of mine openings and the management of work progress of mining companies as well as to consulting. Even though 3D image realization techniques for mine openings have already been developed by various companies the physical models are still widely used because they can provide better understanding without sophisticated equipments for the most of people. Conventional materials for the physical models are paper and acryl which demand a lot of time and labor to make the model even with low precision and high cost. In this research, 3D printing technique is adopted to develop the physical model with relatively short time, low cost, and proper degree of precision. Finally the computer software 「UMine2STL」was developed and verified by comparing the printed product with its design.OAIID:RECH_ACHV_DSTSH_NO:T201713951RECH_ACHV_FG:RR00200001ADJUST_YN:EMP_ID:A076034CITE_RATE:0DEPT_NM:에너지시스템공학부EMAIL:[email protected]_YN:NN

A study on the estimation of diameter distribution and volumetric frequency of joint discs using the least square method

이 연구에서는 최소자승법을 이용하여 절리의 직경분포를 추정하는 방법을 개발하였다. 이전에 Song and Lee가 제안한 방법에서는 현장에서 조사한 양끝내포선(contained trace) 분포로부터 무한 조사창에서 정의되는 절리선(joint trace) 길이 분포를 먼저 구하고 이 후에 직경분포를 구하게 된다. 그러나 새로 제안한 방법을 사용하면 중간 추정과정없이 현장에서 얻은 양끝내포선 분포로부터 바로 절리의 직경분포를 구하게 된다. 그러나 새로 제안한 방법을 사용하면 중간 추정과정없이 현장에서 얻은 양끝내포선 분포로부터 바로 절리의 직경분포를 구할 수 있다. 이전의 방법과 비교할 때 새로 제안된 방법은 표본의 크기가 작을 때 조금 더 높은 추정정밀도를 보이며, 직경분포를 추정하는 과정에서 절리의 기하학적 파라미터의 하나인 체적빈도(volumetric frequency)도 제공한다. 새로운 추정법의 검증을 위해 Monte Carlo 시뮬레이션을 적용하였다. An estimation technique of the joint diameter distribution using the least square method is suggested. When utilizing the technique by Song and Lee, the diameter distribution would be obtained only from the trace length distribution defined in an infinite window after the trace length distribution is estimated from the contained trace length distribution. With the new technique, however, the diameter distribution can be directly obtained from the sample histogram of the contained trace length. Compared with the previous technique, it shows a more accurate result for small sizes of joint samples and provides the joint geometry parameter of volumetric frequency. Verification of this new technique was completed by using Monte Carlo simulation.이 논문은 2004년도 학술진흥재단의 지원에 의하여 연구되었음(KRF-2004-003-D00495

터널굴착에서 불연속면에 의한 공동주변 암반블록의 안정성 해석

학위논문(석사)--서울대학교 대학원 :자원공학과,1995.Maste

Calculation of Joint Center Volume (JCV) for Estimation of Joint Size Distribution in Non-Planar Window Survey

암반구조물의 역학적 안정성과 수리적 특성을 분석하는데 있어 암반절리는 매우 중요한 역할을 한다. 방향, 크기, 체적빈도, 위치 등 대부분의 암반절리 파라미터들은 일반적으로 통계적인 기법에 의해 분포로나타낸다. 본 연구에서는 이러한 암반절리 파라미터들 중 가장 불확실성이 큰 크기분포를 추정하는데 요구되는 Joint Center Volume(JCV) 산정 기법에 대해 분석하고, 조사창의 형상과 관계없이 적용할 수있는 새로운 기법을 제안하였다. 기존 JCV의 이론적 산정법은 평면 조사창에만 적용이 가능하고, 전수조사 기법은 절리선 종류의 제약 및 해석시간 문제 등의 한계를 보였다. 본 연구에서는 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 JCV를 산정하여, 조사창 형상 및 절리선 종류의 제약이라는 한계를 극복하고자 하였다. 제안된 기법은 곡면형, 터널형과 같은 비평면 조사창에서의 추정결과를 통해 적용성을 검증하였다.N

A Study on the Impact of Device Parameters on Electrical Characteristics and Optimal Design in Tri-Gate MOSFETs

DoctorThe development of silicon planar technology over the past half-century has been one of the most important achievements in modern engineering history. With the fundamental physical limits approaching rapidly in CMOS scaling, reducing the device size is especially difficult. New structures must be developed to overcome this challenge. Among the various device structures, the multiple-gate FinFET is emerging as a strong candidate due to better control of short-channel effects (SCEs), ideal subthreshold slope, lower leakage current level, and process compatibility with conventional CMOS technology. Multiple-gate FinFETs have been implemented on silicon-on-insulator (SOI) or bulk Si wafers due to their different merits and applications. SOI FinFETs have been developed mainly for high-speed and high-performance applications because of their low parasitic capacitance and high current drivability, but they have disadvantages in terms of their wafer cost, defect density, floating body effects, and heat-accumulation issues. Thus, body-tied FinFETs, which can overcome these problems while keeping the excellent scalability and performance of SOI FinFETs, are increasingly being investigated. In this dissertation, the impact of device parameters on the electrical characteristics and optimal design in tri-gate MOSFETs was investigated through 3-dimensional device simulations. The total dose response was investigated for various fin widths and bias conditions.First, one of the intuitive objections to the gate-wrap-around design of the FinFETs is the possible negative impact of the corner effect. The behavior of tri-gate MOSFETs has been shown to be significantly influenced by the increased carrier density at the corner regions of a heavily doped channel. There is early conduction at the top corner transistor in tri-gate MOSFETs that controls the threshold voltage by the body doping concentration. The influence of the fin height, radius of curvature, gate length, gate oxide thickness, and dielectric constant of the gate insulator on the device’s electrical characteristics was investigated. The threshold voltages of corner and main regions were easily extracted using the transconductance change method. The phenomenon of channel separation is present only if high doping concentrations and corners with no radius of curvature are used in long-channel devices. For channel doping concentrations higher than 5 × 1018 cm-3, the corner transistor turns on earlier than the main transistor. This is significantly reduced with rounded corners, thin gate oxides, and high-k gate dielectrics. However, earlier conduction of corner regions is not effectively suppressed in tri-gate body-tied MOSFETs although corner regions are rounded with a large radius of curvature.Secondly, as sub-50 nm gate length MOSFETs have undoped ultrathin silicon film for enhanced channel mobility, a possible option to control SCEs and achieve low off-current is to engineer source/drain extension (SDE) regions by optimizing spacer length (Lsp) and lateral source/drain doping gradient (Ldg) instead of the conventional method of increasing the channel doping and/or changing the height/thickness of the silicon film. SDE region engineering is also important to analyze because an intrinsic channel not only avoids random dopant fluctuations and offers higher carrier mobility but also indicates the possibility of a source/drain punch through when SDE regions are heavily doped, thus minimizing the extension region resistance to achieve higher on-current. The influence of source/drain extension region engineering and high-k gate dielectrics on device performance of tri-gate body-tied MOSFETs was investigated to achieve the ITRS projections for HP logic technology. The impact of lateral source/drain doping gradient, spacer length, and spacer length to lateral doping gradient ratio on SCEs is extensively analyzed using three-dimensional device simulations. A lateral doping gradient along with the appropriate spacer length not only can effectively control SCEs, resulting in a low off-current, but can also be optimized to achieve low values of intrinsic gate delay and high values of on-current. A spacer length to lateral doping gradient ratio between 2.7 and 4 is optimal for achieving low intrinsic gate delay, a low off-current and a high on/off-current ratio. The present work provides valuable design guidelines in the performance of tri-gate body-tied MOSFETs with optimal source/drain engineering and serves as a tool to optimize important device and technological parameters.Thirdly, omega-shaped MOSFETs are advanced tri-gate MOSFETs, where the omega-shaped gate wraps around most of the silicon film. This particular device structure provides enhanced electrostatic control of the fin and of the buried oxide (BOX), owing to the additional lateral gates. The electrostatic control is sufficient to screen the radiation-induced charges in the BOX that usually degrade the electrical characteristics of transistors. The lateral coupling becomes dominant, leading to more complex three-dimensional effects. These effects are geometry dependent, varying with the fin width. It was demonstrated that ON-state irradiation is the worst-case bias configuration for tri-gate MOSFETs through extensive experimental analysis. The total dose response was investigated for various fin widths and bias conditions. The higher total-dose tolerance of tri-gate MOSFETs with narrow fins is attributed to lateral gate control over the electrostatic potential throughout the Si film and essentially at the Si fin/BOX interface. The narrow fin devices reduce the influence of the radiation-induced charges in the BOX on the device characteristics. The mechanism is verified by irradiation with various bias conditions and three-dimensional device simulations

The Influence of Source/Drain Extension Region Profile and Spacer Length on Device Performance of Tri-Gate Body-tied FinFETs

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Method for Detecting Ligands Using Biosensor Based on Fluorescence Resonance Energy Transfer

The present application relates to a method for detecting ligand using a biosensor applied the FRET (fluorescence resonance energy transfer) phenomenon. More particularly, the method may be used for simply detecting a ligand in a sample by measuring the FRET of a biosensor under the conditions in which a specific critical temperature is maintained. The method may use a phenomenon in which a ligand-binding protein in a biosensor shows reversible unfolding at a temperature higher than the specific critical temperature and the level of the unfolding changes depending on the concentration of a ligand. The method can be widely applied to a variety of kinds of FRET biosensors using the ligand-binding protein.국

A study on the change of uniaxial compressive strength and Young's modulus according to the specimen size of intact material

암석과 불연속면은 암반을 구성하는 주요소이며 각각의 주요 물성들은 암반 구조물의 역학적 안정성에 직접적인 영향을 미친다. 암석 및 암반 불연속면의 물성은 시료의 크기에 따라 변화하는 양상을 보이므로 실험실 시험에서 얻은 물성을 현장 구조물 설계에 적용할 때는 세심한 주의가 필요하다. 이러한 이유로 실험실에서 얻은 암석 및 불연속면의 물성을 이용하여 현장규모의 암석 및 불연속면의 물성을 합리적으로 예측하는 방법을 확립할 필요가 있다. 본 연구에서는 암반의 크기 효과에 대한 기초 연구로서 불연속면을 제외한 무결암 부분의 크기에 따른 물성 변화를 알아보고자 한다. 무결암에 가까운 재료를 택하기 위해 암석 대신 최대한 균질성이 보장될 수 있는 인공재료를 선택하였고, 이러한 인공 재료에 대한 크기 변화에 따른 강도 및 탄성계수의 변화양상에 대해 살펴보았다. Buckingham's theorem을 이용한 차원해석을 통해 이상적인 무결함 재료의 크기에 따른 강도 및 탄성계수의 변화 양상을 파악하였고 이를 실험을 통해 검증해보기 위해 총 6가지의 재료를 대상으로 일축압축강도 실험을 실시하였다. 또한 3차원 입자결합모델을 이용한 상용프로그램인 PFC3D(Particle Flow Code 3-Dimension)를 사용하여 무결함 시료에 대해서 크기에 따른 강도 및 탄성계수 등의 물성 변화 양상을 수치해석을 통해 확인하고 그 영향요소를 분석하였다.본 연구는 건설교통부가 출연하고 한국건설교통기술평가원에서 위탁 시행하는 2006년도 건설핵심기술연구개발사업(과제번호 : 04핵심기술 C01)에 의하여 연구비가 지원된 것으로 이에 깊은 감사를 드립니다