Applicability of photogrammetry reality modeling based deformation monitoring for slope stability

DongSoon Park(박동순),Taemin Kim(김태민),Jieun Lee(이지은) 한국방송·미디어공학회 2024 한국방송미디어공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2024 No.6

Drone photogrammetry is a prominent technology for digitalizing real-world assets. It is particularly effective for safety inspections, such as deformation monitoring of infrastructure, by enabling reality modeling of hard-to-reach areas. This paper investigates the applicability of drone photogrammetry for deformation monitoring of unstable slopes. The study site is a steep slope supported by a retaining wall adjacent to a reservoir. The slope is experiencing gradual erosion, but human access for investigation is difficult. Ground control point surveys and drone imagery were used to create photogrammetry-based reality models over three separate periods. Successful 3D reality models were created using photogrammetry, and the extent and volume of the eroded slope were quantified through GIS spatial analysis. The progression of slope failure was assessed, and gradual deformation near the retaining wall was effectively monitored. In conclusion, deformation monitoring of eroded areas within the reservoir zone using drone photogrammetry has been verified to be highly reliable and capable of producing quantitative results, confirming the validity and scalability of the technology, especially in areas where human access is challenging.

Post-Earthquake Reconnaissance of a Dam with Stabilizing Fill using Drone Photogrammetry

DongSoon Park 한국방재학회 2023 한국방재학회논문집 Vol.23 No.5

지진 후 현장점검은 댐과 같은 구조물의 안전을 평가하는데에 중요한 과정이다. 댐은 특히 붕괴될 경우 주변 지역에 심각한 피해를 유발하기 떄문에 지진 후 안전성을 검토해야 할 매우 중대한 구조물이다. 이 논문은 2019년 4월 M6.1 루손 지진 이후 안정화 필로 보강된 필리핀 Angat 댐의 드론(UAV) 사진측량 기반 지진 후 점검에 대해 기술한다. 지진 후 점검 내용에는 육안조사, 드론 디지털 매핑, 지진으로 인한 변형 모니터링, 댐 안전성 분석 등을 포함한다. 댐 계측 데이터 분석에 따르면 지진으로 인한 댐 마루 침하, 간극수두 및 침투수량의 눈에 띄는 변화는 없었다. 그러나 드론 사진측량에 따르면 댐 마루를 따라 종방향으로 지진으로 인한 균열이 발생한 증거를 확인하였다. 드론 사진측량은 수치표면모형, 정사영상, 현장조건을 반영한 GIS 형상화로 지진 시 균열과 변형의 공간적 분포를 제시하였다. 본 연구는 지진으로 댐마루 융기 변형이 기존 댐체와 안정화 필존 사이 상호작용으로 유발되었음도 발견하였다. 드론 디지털 매핑 결과는 정기적인 매핑을 통해 향후 변형 모니터링을 위한 3차원 공간 디지털 모델에서 유용한 참고 자료가 될 수 있음이 입증되었다. Post-earthquake reconnaissance is an important process for assessing the safety of massive structures. Dams are critical structures that require evaluation following an earthquake, as dam failure can lead to significant damage to the surrounding area. This paper presents drone (unmanned aerial vehicle) photogrammetry-based reconnaissance of the Angat Dam (Philippines), which has stabilizing fill, following the M 6.1 Luzon earthquake in April 2019. The author presents the results of visual inspection, drone digital mapping, and seismically induced deformation monitoring, as well as a general interpretation of dam safety. Analysis of the instrumentation data did not indicate that any significant changes in crest settlement, piezometric head, or seepage rate resulted from the earthquake. However, seismically induced longitudinal cracking along the dam crest was observed in the drone photogrammetry. The digital surface model, orthoimage, and as-built GIS geometry characterizations generated using the drone photogrammetry facilitated the geospatial analysis of seismic cracking and deformation. It is found that the uplift deformation was caused by counteracting effects between the existing dam body and its stabilizing fill. It is concluded that the results obtained using drone digital mapping are a valuable reference for future deformation monitoring using regular mapping methods in a 3D geospatial digital model.

ASYMMETRIC LOSS FUNCTION APPROACH TO EVALUATE JUDGEMENTAL FORECASTS

PARK,DONGSOON,LAHIRI,KAJAL 韓國計量經濟學會 1990 계량경제학보 Vol.1 No.-

Many studies that attempt to evaluate forecasts concentrate attention on whether forecasters are unbiased and interpret a departure from unbiasedness as evidence of a departure from rationality and/or REH under the implicit use of assumed symmetric loss function. However, in some expectation problems, use of symmetric loss function may be inappropriate, as has been recognized in the literature. Herein, establishing properties of REH based on the asymmetric loss function is encouraged. By using LINEX loss function introduced by Varian(1975), it is demonstrated that the biased forecast can be rational relative to LINEX loss function. Testing the rationality of the ASA-NBER survey forecast, the most recent forecast error is made use of as an approximate representation of overlooked past information. The ARCH-M estimations report that the one-period ahead forecast is rational relative to LINEX loss but the other survey forecasts are not.

Rate of softening and sensitivity for weakly cemented sensitive clays

Park, DongSoon Techno-Press 2016 Geomechanics & engineering Vol.10 No.6

The rate of softening is an important factor to determine whether the failure occurs along localized shear band or in a more diffused manner. In this paper, strength loss and softening rate effect depending on sensitivity are investigated for weakly cemented clays, for both artificially cemented high plasticity San Francisco Bay Mud and low plasticity Yolo Loam. Destructuration and softening behavior for weakly cemented sensitive clays are demonstrated and discussed through multiple vane shear tests. Artificial sensitive clays are prepared in the laboratory for physical modeling or constitutive modeling using a small amount of cement (2 to 5%) with controlled initial water content and curing period. Through test results, shear band thickness is theoretically computed and the rate of softening is represented as a newly introduced parameter, ${\omega}_{80%}$. Consequently, it is found that the softening rate increases with sensitivity for weakly cemented sensitive clays. Increased softening rate represents faster strength loss to residual state and faster minimizing of shear band thickness. Uncemented clay has very low softening rate to 80% strength drop. Also, it is found that higher brittleness index ($I_b$) relatively shows faster softening rate. The result would be beneficial to study of physical modeling for sensitive clays in that artificially constructed high sensitivity (up to $S_t=23$) clay exhibits faster strain softening, which results in localized shear band failure once it is remolded.

Analyses of Fundamental Period for Embankment Dams based on Strong Motion Recordings in Japan

Park, DongSoon,Kim, Seung Ae 대한토목학회 2016 대한토목학회 학술대회 Vol.2016 No.10

Permeation grouting for remediation of dam cores

Park, DongSoon,Oh, Jeheon Elsevier 2018 Engineering geology Vol.233 No.-

<P><B>Abstract</B></P> <P>Grouting methods are known to effectively remediate the dam foundation or the abutment. However, remediation grouting of the deteriorated embankment earth-core itself has rarely been performed or studied. In this study, low-pressure permeation grouting is adopted to remediate the deteriorated central core layers of five aging dams. Technical features of each dam's deterioration are described, such as sinkholes, slope failures, fluidized clay cores, and wet zones on the downstream surface induced by excessive seepage. This study suggests several empirical standards for the application of permeation grouting to the improvement of core permeability, including grout mix, injection period per stage, injection rate, and maximum fluid pressure to prevent hydraulic fracturing. The results of this empirical case study can be applied to effectively remediate degraded dam embankment cores to decrease their permeability and minimize the risk of hydraulic fracturing, without requiring a reduction in the reservoir water level.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> Low-pressure permeation grouting is applied to remediate the deteriorated dam cores. </LI> <LI> Empirically proven technical specifications for dam core remediation are proposed. </LI> <LI> The effects of the remedial grouting were validated by various methods. </LI> <LI> The finding is expected to offer a useful reference for aging dam rehabilitation. </LI> </UL> </P>

Observations from Centrifuge Modeling for Cement-treated Clay Slopes

Park, DongSoon(박동순) 대한토목학회 2012 대한토목학회 학술대회 Vol.2012 No.10

융착식 PE관의 내진설계 및 내진성능평가

박동순(Park, DongSoon) 한국방재학회 2020 한국방재학회논문집 Vol.20 No.5

매설 PE관은 관 자체의 유연성과 연성적인 재료적 특성으로 인해 내진관으로서 양호한 성능을 발휘하는 것으로 알려져 있다. 매설관으로서 PE관의 사용성은 점차 증가하고 있으나, 국내에서는 그간 PE관의 내진설계 또는 내진성능평가 절차가 마련되어 있지 않았다. 본 연구에서는 실무자들이 비교적 간편하게 적용할 수 있도록 국내 융착식 PE관의 내진설계 및 성능평가 절차를 응답변위법 기반으로 제시하였다. 융착식 PE관의 응답변위법 해석 절차는 상시하중에 의한 변형률과 지진 시 관체의 변형률을 더하여 축방향 변형률의 합계가 허용 변형률 이내인지를 검토하는 방법을 기본으로 한다. 지반의 축방향 변형률 산정 시 지반의 불균질성을 고려할 수 있는 계수를 도입하였다. 또한 지반 액상화 등 지반 변형에 대한 내진 검토 방법도 함께 소개하였다. 각 단계별 구체적인 계산 방식을 함께 제시하였다. 향후 매설 PE관의 내진설계와 내진성능평가를 위해 본 절차는 유용한 기술적 근간을 제시할 것으로 판단된다. It is known that buried polyethylene (PE) pipes exhibit good seismic performance owing to their flexibility and ductility. The use of PE pipes as buried pipelines is gradually increasing, but currently, there are no seismic design or seismic performance evaluation procedures for domestic PE pipes in Korea. In this study, a seismic design and performance evaluation procedure for a domestic fusion-type PE pipe was developed based on the response displacement method, which is relatively easy to apply. The procedure was based on a method of examining whether the sum of the axial strain induced by both normal and seismic loading was within the allowable strain of the PE pipe. While calculating the axial strain of the ground, a coefficient was introduced to account for the heterogeneity of the ground. A seismic review method for ground deformation, i.e., ground liquefaction, was also introduced. The proposed procedure will provide a useful technical basis for evaluating the seismic design and performance of buried PE pipes in future studies.

디지털 트윈 유역 물관리를 위한 댐 하류 하천 드론 및 LiDAR 현실 모델링

박동순(Park, DongSoon),김태민(Kim, Taemin),이정용(Lee, Jung-Yong) 대한토목학회 2021 대한토목학회 학술대회 Vol.2021 No.10

K-water컨소시엄은 국가인프라 지능정보화 사업의 일환으로 섬진강 유역에 대한 디지털 트윈 유역 물관리 플랫폼 선도사업을 추진하고 있다. 본 사업은 섬진강 댐‧하천 유역에 대하여 고정밀도 3D 공간정보화, 실시간 물관리 데이터 연계, AI 지능화 분석, 사면 안전성 평가, 홍수 분석 시뮬레이션, 드론 제약사항 조사 체계 구축 등으로 데이터 기반 똑똑한 물관리를 구현하기 위해 착수하였다. 디지털 트윈 플랫폼을 위해서는 댐하류 하천 제방, 교량 등 인프라에 대한 공간정보 현실 모델링이 필수적이다. 본 논문에서는 섬진강 본류 약 173 km에 대하여 항공기 대신 헬기를 활용한 고정밀 LiDAR 측량 성과를 요약 제시하였다. 또한 섬진강 하천의 주요 교량 79개소에 대한 드론 Photogrammetry 성과와 디지털 트윈 플랫폼 탑재를 위한 3D 모델 경량화에 대해 논의하였다. 이에 더하여 하천의 본류와 지류가 합류되는 취약지 제방 3개소에 대한 드론 3D 모델링을 수행하고 그 결과에 대해 논의하였다. 결론적으로 디지털 트윈 유역 물관리 플랫폼 구축을 위한 드론 및 LiDAR 현실 모델링은 기존의 지상 측량 또는 항공측량 방식에 비해 정밀도와 정확도 측면에서 매우 유용함을 확인하였다. 다만 원시 데이터 취득과 디지털 트윈 시각화를 위한 모델 경량화 과정에 기술적인 노하우 축적이 필요하였으며, 몇가지 시사점에 대해 본 논문에 토의사항으로 제시하였다.

노후 저수지 제체의 침투그라우팅 보강기술

박동순 ( Dongsoon Park ),김완영 ( Wanyoung Kim ) 한국농공학회 2019 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2019 No.-

노후 저수지 제체 안전관리의 가장 핵심적인 부분은 저수된 물의 통제 불가능한 유출이나 누수가 없도록 차수능을 확보하는 차수존 또는 코어층에 있다. 만약 노후 저수지 제체에 국부적 또는 전반적인 열화가 발생하여 내적침식과 파이핑의 위험이 인지되었다면, 제체에 대한 보수보강을 수행하여야 한다. 제체의 열화 또는 잠재적 위해성을 개선하기 위해서는 다양한 방법들이 적용 가능할 수 있으나, 저수위의 강하를 동반하는 상류사면의 개선공법은 많은 경우 현실성이 떨어진다. 따라서 안전과 직결되는 노후 저수지 제체의 차수에 있어 가장 중요한 성능개선 영역은 제체 마루에서의 코어재 개량이라 할 수 있다. 열화된 제체의 그라우팅 공법은 일반적인 댐 기초나 가물막이 그라우팅과는 상당히 다른 설계 개념이 필요하다. 본 연구에서는 K-water에서 그간 기존 제체의 코어층 개량을 위해 시행한 저압 침투그라우팅 공법에 대한 이해와 절차, 공법의 유의 사항 등을 기술적으로 정립하였다. 실제 열화현상이 발견된 제체에 대한 그라우팅 보강사례들을 기술 분석하여 정리하였다. 또한 적용 제체에 대한 그라우팅 공법의 개요, 적용기준, 절차, 수량 등을 비교 분석하였다. 이러한 유형 중에는 댐마루 싱크홀과 강우 시 하류사면의 부분 활동, 하류사면의 누수 및 습윤대 형성의 직접적인 위해성이 발견된 경우와, 댐체 내 직접조사를 통해 위해성을 조기 진단한 경우가 포함된다. 현재 침투그라우팅 공법으로 보강된 제체는 외적인 특이사항 없이 전반적으로 안전한 상태로 관리되고 있어, 침투그라우팅 공법의 효용성을 확인할 수 있다. 다만, 그라우팅 보강 공사 이후로 시간의 경과에 따라 정상 침투 상태에서 그라우트 재료의 열화 가능성에 대해서는 별도의 연구가 필요하다. 과거의 보수보강 이력을 가진 댐은 댐 안전관리 측면에서 본질적인 위해성의 인자를 보유하고 있으므로, 지속적인 모니터링과 댐 안전에 대한 진단이 필요하다 하겠다.