• Study of Prediction of Liquefaction Potential Index Based on Machine Learning Method

    기계학습기법을 통한 액상화 발생가능 지수 예측에 관한 연구

    Junseo Jeon, Jongkwan Kim, Jintae Han, Seunghwan Seo, Byeonghan Jeon

    전준서, 김종관, 한진태, 서승환, 전병한

    In this study, the liquefaction potential index was assessed using actual borehole data and seismic waves, and a predictive model was developed …

    실제 시추공 정보 및 지진파를 이용하여 액상화 발생가능 지수를 산정하고, 기계학습기법을 이용하여 액상화 발생가능 지수 예측모델을 학습하였다. 학습을 위해 지진파의 특징을 반영한 …

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    In this study, the liquefaction potential index was assessed using actual borehole data and seismic waves, and a predictive model was developed based on machine learning methods. A total of 10 features were selected including factors reflecting the characteristics of the seismic waves. To identify candidate methods, a preliminary test was conducted using commonly used machine learning methods for regression, followed by Bayesian optimization to optimize the hyperparameters for these candidate methods. Among artificial neural networks, Gaussian process regression, and random forest, it was found that the random forest effectively predicted the liquefaction potential index, as indicated by a low root mean square error, a high coefficient of determination, and considerations regarding overfitting. However, it was noted that the model tends to underestimate the liquefaction potential index when the index was 5 or higher.


    실제 시추공 정보 및 지진파를 이용하여 액상화 발생가능 지수를 산정하고, 기계학습기법을 이용하여 액상화 발생가능 지수 예측모델을 학습하였다. 학습을 위해 지진파의 특징을 반영한 인자를 포함하여 총 10가지의 특징을 선택하였다. 일반적으로 이용되는 기계학습기법 중 사전학습을 통해 후보 모델을 선정하고, 후보 모델에 대해 베이지안 최적화를 적용하여 초매개변수를 최적화시켰다. 인공신경망, 가우시안 프로세스 회귀, 랜덤 포레스트 중 평균제곱근오차, 결정계수 및 과대적합 여부를 종합한 결과, 랜덤 포레스트가 액상화 발생가능 지수를 잘 예측하였다. 다만, 액상화 발생가능 지수가 5 이상에서는 액상화 발생가능 지수를 과소예측하는 경향을 보였다.

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    1 November 2024
  • Analysis of Wave Propagation Characteristics in Unsaturated Clay with Emphasis on Elastic Modulus Variation
    Weiwei Zhang, Kiil Song
    The propagation of elastic waves in soil is crucial in geotechnical and seismic engineering. Although soil is often assumed homogeneous, natural geomaterials … + READ MORE
    The propagation of elastic waves in soil is crucial in geotechnical and seismic engineering. Although soil is often assumed homogeneous, natural geomaterials like soil and rock possess inherent heterogeneity. This study uses FLAC 2D finite difference software to simulate wave propagation under different spatial variability parameters. Random field models and Monte Carlo methods were employed to generate random field data for soil parameters, reflecting the actual variability of soil. The study analyzes the effects of different correlation lengths, variability parameters, and saturation on the propagation characteristics of elastic waves, including wave velocity, amplitude attenuation, and waveform changes. Results show that wave propagation is most sensitive to elastic modulus variability, followed by porosity, while Poisson’s ratio has minimal impact. Due to the variability of the elastic modulus, wave propagation time increases with increasing variability coefficient and correlation length. The peak amplitude decreases significantly, and the attenuation mean decreases while the variability of attenuation increases with increasing variability coefficient. Additionally, increasing soil saturation in heterogeneous soils leads to a decrease in wave velocity and an increase in attenuation. These findings contribute to a better understanding of elastic wave propagation in heterogeneous soils and improving design reliability. - COLLAPSE
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    1 November 2024
  • Long-Term Slope Stability Considering Strength Degradation of Soil

    지반의 열화에 따른 사면의 장기 안정성 검토

    Jaemo Kang, Hoki Ban

    강재모, 반호기

    The strength of ground tends to weaken as time goes, and experimental observation and measured data indicate that this reduction in strength …

    지반의 강도는 시간의 경과에 따라 그 정도가 감소한다. 이러한 강도의 감소는 실험이나 실측 데이터의 관측에 의하면 지수함수형태의 감소경향을 확인할 수 있다. 따라서 …

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    The strength of ground tends to weaken as time goes, and experimental observation and measured data indicate that this reduction in strength follows an exponential degradation trend. Therefore, this study presents a degradation model in which the ground strength parameters degraded according the history of time. Using the proposed model, the long-term stability of slope is predicted through numerical analysis, and the results are presented. Based on the these results, it is possible to predict the long-term behavior of slope and provide a basis for determining when the maintenance or reinforcement might be necessary.


    지반의 강도는 시간의 경과에 따라 그 정도가 감소한다. 이러한 강도의 감소는 실험이나 실측 데이터의 관측에 의하면 지수함수형태의 감소경향을 확인할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 지반의 강도정수가 시간의 이력에 따라 감소하는 열화모델을 제시하였다. 제시된 모델을 이용하여 사면의 장기거동을 수치해석적인 방법을 이용하여 예측하고, 그 결과 값을 보여주었다. 이 결과를 바탕으로 사면의 장기적인 거동을 예측할 수 있으며, 예측된 결과를 바탕으로 사면의 보수/보강 시기를 결정할 수 있는 근거를 제시하였다.

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    1 November 2024
  • Evaluation of Drought Index Based on the Calculation of Potential Evapotranspiration

    잠재증발산량 계산에 따른 가뭄지수 평가

    Kidoo Park, Innkyo Choo, Beomgu Kim, Shiksha Bastola, Seungjin Maeng, Beomseok Kim, Younghun Jung

    박기두, 추인교, 김범구, 시크샤 바스톨라, 맹승진, 김범석, 정영훈

    In this study, data from the Gwangyang Automated Synoptic Observing System (ASOS) meteorological observatory were utilized for drought assessment. Drought occurrence days …

    본 연구에서는 광양 지역의 가뭄 평가를 위해 광양 ASOS(Automated Synoptic Observing System) 기상관측소 자료를 활용하였다. 강수량 기반의 SPI와 강수량 및 증발산 손실을 …

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    In this study, data from the Gwangyang Automated Synoptic Observing System (ASOS) meteorological observatory were utilized for drought assessment. Drought occurrence days were evaluated using the Precipitation-based Standardized Precipitation Index (SPI) and two types of Standardized Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI) (SPEI_Thornthwaite and SPEI_Penman-Monteith), considering precipitation and evapotranspiration. The SPI and SPEIs yielded generally similar quantitative results for drought occurrence days. However, the SPEI_Penman-Monteith, which uses the physically-based Penman-Monteith method for evapotranspiration estimation, showed a higher number of drought days compared to the SPI_Thornthwaite. The amount of evapotranspiration by the Penman-Monteith method had high seasonal variability and high moisture loss, while the amount of evapotranspiration by the Thornthwaite method had low variability and low moisture loss. Consequently, the SPEI_Thornthwaite had a higher correlation with the SPI compared to the SPEI_Penman-Monteith. Since the SPEI_Penman-Monteith index can more accurately calculate the amount of water loss caused by the hydrological circulation, more reasonable results are derived in calculating the number of drought occurrence days. However, due to the lack of sufficient high-quality meteorological data at ASOS observatories, the Penman-Monteith method may be difficult to apply. In such cases, the SPEI_Thornthwaite, estimating evapotranspiration based solely on monthly average temperature, can be used as an alternative.


    본 연구에서는 광양 지역의 가뭄 평가를 위해 광양 ASOS(Automated Synoptic Observing System) 기상관측소 자료를 활용하였다. 강수량 기반의 SPI와 강수량 및 증발산 손실을 고려한 두 가지 유형의 SPEI(SPEI_Thornthwaite 및 SPEI_Penman-Monteith)를 사용하여 가뭄 발생일수를 평가하였다. 광양 기상관측소의 SPI와 SPEI에 의해 산정된 가뭄 발생일수는 대체로 유사한 정량적 결과를 도출하였다. 그러나 물리적 기반의 Penman-Monteith 방법을 사용하는 SPEI_Penman-Monteith 지표는 SPI_Thornthwaite 지표에 비해 가뭄 발생일수가 더 높게 평가되었다. Penman-Monteith 방법에 의해 산정된 증발산량은 계절 변동성이 크고 수분 손실량도 큰 반면, Thornthwaite 방법에 의한 증발산량은 변동성이 작고 수분 손실량도 작게 평가되었다. 그 결과 SPEI_Penman-Monteith 지표에 비해 SPEI_Thornthwaite 지표가 SPI 지표와 더 높은 상관관계를 보였다. 물리적 모형 기반의 SPEI_Penman-Monteith 지표는 물의 순환에 따른 수분 손실량을 더 정확하게 산정할 수 있기 때문에 가뭄 발생일수 산정에서 더 합리적인 결과가 도출된다. 하지만 대부분의 ASOS 기상관측소에서는 일사량과 같은 고품질 기상자료가 충분하지 않기 때문에 Penman-Monteith 방법을 적용하기는 어렵다. 따라서, 이런 경우에는 월평균 기온만으로 증발산량을 추정할 수 있는 SPEI_Thornthwaite 지표가 가뭄지수 산정의 대안으로써 활용할 수 있다.

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    1 November 2024
  • A Study on the Dynamic Behaviour of Composite Breakwaters Based on Dynamic Analysis Considering Effective Stresses

    유효응력을 고려한 동해석을 통한 직립식 방파제의 동적 거동에 대한 연구

    Youngjin Jeon

    전영진

    In the current work, finite difference analysis was conducted by investigating the influence of dynamic analysis, considering effective stress, on the dynamic …

    본 연구에서는 유효응력을 고려한 동해석이 직립식 방파제의 동적 거동에 미치는 영향에 대하여 유한차분해석을 실시함으로써 검증하였다. 비교를 위해 Kobe 지진으로 인한 방파제 거동과 …

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    In the current work, finite difference analysis was conducted by investigating the influence of dynamic analysis, considering effective stress, on the dynamic response of composite breakwaters. For comparison, the seismic behavior of breakwaters during the Kobe earthquake was analyzed, and performance-based seismic design was validated through centrifuge model test data, accompanied by a parametric study. The composite breakwaters damaged by the Kobe earthquake were verified through numerical analysis based on effective stress analysis, and validation of both centrifuge model tests and numerical analysis methods was conducted. The results of numerical analysis confirmed the seismic resistance based on the performance-based. And the results of analysis identified similar vertical displacement and liquefaction have confirmed through excess pore pressures. Also this study was conducted on the based on performance-based seismic deign, focusing on the results of acceleration, displacement, pore pressure, and liquefaction. Therefore the purpose of this study is to verify the results of pore pressure and liquefaction through the application and non-application of Finn model to compare the determination of liquefaction by the effective stress analysis.


    본 연구에서는 유효응력을 고려한 동해석이 직립식 방파제의 동적 거동에 미치는 영향에 대하여 유한차분해석을 실시함으로써 검증하였다. 비교를 위해 Kobe 지진으로 인한 방파제 거동과 원심모형실험 데이터를 통한 성능기반 내진설계 검증 및 parametric study를 수행하였다. Kobe 지진으로 피해를 본 직립식 방파제에 대하여 유효응력 해석을 근거하여 수치해석으로 검증하였고 원심모형시험 및 수치해석 기법에 대한 검증을 수행하였다. 수치해석 분석을 통해 성능기반 내진설계를 기반으로 한 지진 저항성을 확인하였으며, 수직변위 및 과잉간극수압을 통한 액상화 현상 등 유사한 결과를 도출하였다. 또한 지진 시 직립식 방파제의 거동 결과를 성능기반 내진설계를 바탕으로 가속도, 변위, 간극수압, 및 액상화의 유무 결과를 상세히 분석하였다. 따라서 본 연구의 목적인 유효응력 해석을 통해 액상화의 유무를 확인하고자 Finn model의 적용 또는 비적용을 통해 간극수압의 크기와 액상화 판단을 확인하였다.

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    1 November 2024
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Journal Informaiton Journal of the Korean Geo-Environmental Society Journal of the Korean Geo-Environmental Society
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