Η προσέγγιση της συνθετικής βραχομάζας για την αριθμητική προσομοίωση της αστοχίας ψαθυρών πετρωμάτων γύρω από υπόγεια ανοίγματα

Λοτίδης, Μιχαήλ; Lotidis, Michail

dc.contributor.author	Λοτίδης, Μιχαήλ	el
dc.contributor.author	Lotidis, Michail	en
dc.date.accessioned	2014-10-21T08:48:12Z
dc.date.available	2016-02-08T12:32:03Z
dc.date.issued	2014-10-21
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/39270
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.11199
dc.rights	Default License
dc.subject	Βραχομάζα	el
dc.subject	Υπόγεια ανοίγματα	el
dc.subject	Γρανίτης	el
dc.subject	Γύψος	el
dc.subject	Αριθμητικά μοντέλα	el
dc.subject	Rock mass	en
dc.subject	Underground openings	en
dc.subject	Granite	en
dc.subject	Plaster	en
dc.subject	Bonded particles model	en
dc.subject	PFC	en
dc.title	Η προσέγγιση της συνθετικής βραχομάζας για την αριθμητική προσομοίωση της αστοχίας ψαθυρών πετρωμάτων γύρω από υπόγεια ανοίγματα	el
dc.title	The approach of synthetic rock mass for the numerical simulation of the brittle rocks' failure around underground openings	en
dc.title	L'approche de la masse de roche synthétique pour la simulation numérique de l'échec de la roche fragile autour des ouvertures souterraines	fr
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Μηχανική πετρωμάτων	el
heal.classificationURI	http://localhost:8080/healp/data/11/16/26
heal.language	el
heal.access	free	el
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2014-09-23
heal.abstract	Στην παρούσα διπλωματική εργασία, χρησιμοποιείται η προσέγγιση της «συνθετικής βραχομάζας» για την αριθμητική προσομοίωση της αστοχίας ψαθυρών πετρωμάτων γύρω από υπόγεια ανοίγματα με τη μέθοδο διακριτών στοιχείων. Με τον όρο συνθετική βραχομάζα, στην παρούσα εργασία, υποδηλώνεται το προσομοίωμα του περιβάλλοντος πετρώματος γύρω από ένα υπόγειο άνοιγμα. Η συνθετική βραχομάζα μπορεί να είναι άρρηκτη, δηλ. να προσομοιώνει ένα συμπαγές (massive) ψαθυρό πέτρωμα γύρω από μία υπόγεια εκσκαφή, ή διακλασμένη (jointed), δηλ. να περιέχει στοιχεία προσομοίωσης των ασυνεχειών του πετρώματος. Στην παρούσα εργασία εξετάζεται η συμπεριφορά της συμπαγούς συνθετικής βραχομάζας. Η προσομοίωση πραγματοποιήθηκε με τον αριθμητικό κώδικα PFC σε δύο (PFC2D) και τρεις (PFC3D) διαστάσεις. Στα εισαγωγικά κεφάλαια της εργασίας γίνεται μια σύντομη περιγραφή του κώδικα, για την πληρέστερη και αρτιότερη ενημέρωση του αναγνώστη. Στoν κώδικα PFC, η συμπαγής συνθετική βραχομάζα προσομοιώνεται από ένα σύνολο δομικών μονάδων (συσσωμάτωμα άκαμπτων σφαιρών ή δίσκων πεπερασμένου πάχους), και το προσομοίωμα αυτό είναι γενικά γνωστό ως «μοντέλο συνδεδεμένων σωματιδίων» (Bonded Particles Model, BPM), το οποίο περιγράφεται στο Κεφάλαιο 2. Αρχικά, επιδιώχθηκε η όσο το δυνατόν ρεαλιστικότερη προσομοίωση δοκιμίων από γύψο και γρανίτη, ώστε η συμπεριφορά των αριθμητικών μοντέλων σε δοκιμές μονοαξονικής θλίψης, άμεσου και έμμεσου (Brazilian test) εφελκυσμού να είναι συγκρίσιμη με τη συμπεριφορά των πραγματικών δοκιμίων κατά τη διεξαγωγή εργαστηριακών δοκιμών αντοχής σε αυτά. Καθοριστικής σημασίας για την επίτευξη του αρχικού στόχου της εργασίας ήταν η βέλτιστη επιλογή των παραμέτρων του αριθμητικού μοντέλου (μικρο-παράμετροι). Για την επιλογή αυτή απαιτήθηκε ο σχεδιασμός και η επίλυση μεγάλου αριθμού BPM, στα οποία μεταβάλλονταν οι παράμετροι που επηρεάζουν την αντοχή και την παραμορφωσιμότητα του συνθετικού δοκιμίου. Τα μοντέλα αυτά στη συνέχεια υποβάλλονταν στις τρεις δοκιμές που προαναφέρθηκαν έως ότου επιτευχθούν τα μηχανικά χαρακτηριστικά του φυσικού πετρώματος. Μέσω της διαδικασίας αυτής επιλέχθηκε το βέλτιστο σετ μικρο-παραμέτρων των BPM. Για τη διερεύνηση της συμπεριφοράς της συμπαγούς συνθετικής βραχομάζας γύρω από υπόγεια ανοίγματα, αλλά και για την εκτίμηση της δυνατότητας του BPM να προσομοιώνει αυτήν τη συμπεριφορά, προσομοιώθηκαν εργαστηριακά πειράματα δημοσιευμένα στη διεθνή βιβλιογραφία, σε φυσικά μοντέλα γύψου και γρανίτη με οπές. Τα αριθμητικά μοντέλα σχεδιάσθηκαν και επιλύθηκαν χρησιμοποιώντας τις βέλτιστες μικρο-παραμέτρους BPM και τα επιθυμητά γεωμετρικά χαρακτηριστικά (πρισματικά με οπή-ές). Η προετοιμασία των αριθμητικών μοντέλων παρουσιάζεται στο Κεφάλαιο 3 και τα αποτελέσματα των αριθμητικών δοκιμών στο Κεφάλαιο 4. Η σύγκριση των αριθμητικών αποτελεσμάτων με τα δημοσιευμένα εργαστηριακά αποτελέσματα καθώς και τα συμπεράσματα που εξάγουμε από την παρούσα εργασία παρουσιάζονται στο Κεφάλαιο 5 μαζί με σχόλια και προτάσεις για περαιτέρω έρευνα.	el
heal.abstract	Dans cette étude, on utilise l'approche de la “masse de roche synthétique" pour la simulation numérique de l'échec de la roche fragile autour des ouvertures souterraines par la méthode des éléments discrets. En disant masse de roche synthétique, dans cette étude, suggéré le modèle de la roche environnante autour d’une ouverture souterraine. La masse de roche synthétique peut être incassable, c'est à dire simuler une roche solide (massive), fragile autour d'une excavation souterraine, ou articulé (jointed), c'est à dire contenir des éléments de simulation de discontinuités de la roche. Cet article examine le comportement de la roche solide-synthétique. La simulation a été effectuée avec le code numérique PFC en deux (PFC2D) et trois (PFC3D) dimensions. Les chapitres d'introduction de l'ouvrage est une brève description du code, à l'information la plus complète du lecteur. Sur le code PFC, la masse compacte de roche synthétique est simulé par un ensemble d'unités structurelles (aggloméré de sphères rigides ou des disques d'épaisseur finie), et le modèle est généralement connu comme “modèle associé à particules” (Bonded Particles Model, BPM), qui est décrit au Chapitre 2. Initialement, l'objectif de cette étude était la simulation la plus réaliste possible du gypse et du granite, de sorte que le comportement des modèles numériques testés sous compression uniaxiale, de traction uniaxiale et d’essai brésilien serait comparable au comportement des échantillons réels durant des tests de résistance au laboratoire. L'essentiel pour atteindre l'objectif initial de l'étude était le choix optimal des paramètres du modèle numérique (micro-paramètres). Pour ce choix était nécessaire la conception et la résolution d'un grand nombre de BPM, durant lesquels les paramètres qui influent la résistance et la déformation de l'échantillon composite ont été modifiés. Ces modèles sont ensuite soumis aux trois essais mentionnés ci-dessus jusqu' à l'accomplissement des caractéristiques mécaniques de la roche naturelle. Grâce à ce procédé le meilleur ensemble de micro-paramètres de BPM a été choisi. Pour étudier le comportement de la roche solide-synthétique autour des ouvertures souterraines, et pour évaluer le potentiel de BPM à la simulation de ce comportement, elles ont été simulées des expériences de laboratoire publiées dans la bibliographie internationale, à modèles naturels de granite et de gypse avec des trous. Les modèles numériques ont été conçus et résolus en utilisant les meilleurs micro-paramètres et les caractéristiques géométriques souhaitées (prismatiques avec des trous). La préparation de modèles numériques est présentée au Chapitre 3 et les résultats des tests numériques au Chapitre 4. La comparaison des résultats numériques avec les résultats de laboratoires publiés et les conclusions tirées de ce travail sont présentés au Chapitre 5 ainsi que les commentaires et les recommandations qui nous permettront de poursuivre la recherche.	fr
heal.abstract	The diploma thesis uses the approach of "synthetic rock mass" for the numerical simulation of the brittle rocks' failure around underground openings by the method of discrete elements. By synthetic rock mass, in this diploma thesis, it's meant the model of the surrounding rock around an underground opening. The synthetic rock mass can be unbreakable, i.e. It may simulate a massive brittle rock around an underground excavation, or jointed, i.e. It may contain elements of simulation of rock discontinuities. This paper examines the behavior of massive synthetic rock mass. The simulation was performed with the numerical code PFC in two (PFC2D) and three (PFC3D) dimensions. The introductory chapters of the work are a brief description of the code, to the fullest and most complete information of the reader. In PFC code, compact synthetic rock mass is simulated by a set of structural units (agglomerated rigid spheres or discs of finite thickness), and the model is generally known as Bonded Particles Model (BPM), which is described in Chapter 2. Initially, the aim was a realistic simulation of samples of plaster and granite, so the behavior of numerical models tested in uniaxial compressive strength (UCS), in direct tension test and Brazilian test could be comparable to the behavior of actual samples during their resistance testing in the laboratory. Crucial to the achievement of the study's original objective was the optimal choice of the parameters of the numerical model (micro-parameters). This choice required the design and solving of a large number of BPM, in which varied the parameters that affect the strength and the deformability of the composite sample. These models were then subjected to the three tests that were mentioned above until they simulated the mechanical characteristics of natural rock. Through this process, the best set of micro-parameters of the BPM was selected. To investigate the behavior of solid synthetic rock mass around underground openings, and to assess the potential of BPM to simulate this behavior, were simulated laboratory experiments published in the international bibliography, on natural granite and plaster models with holes. The numerical models were designed and solved using the best micro-BPM parameters and the desired geometric characteristics (prismatic with hole-s). The preparation of numerical models is presented in Chapter 3 and the results of the numerical tests in Chapter 4. The comparison of the numerical results with the published laboratory results and the conclusions drawn from this work are presented in Chapter 5 together with comments and recommendations for further research.	en
heal.advisorName	Νομικός, Παύλος	el
heal.committeeMemberName	Σοφιανός, Αλέξανδρος	el
heal.committeeMemberName	Μπενάρδος, Ανδρέας	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων- Μεταλλουργών. Τομέας Μεταλλευτικής. Εργαστήριο Τεχνολογίας Διάνοιξης Συράγγων	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	248 σ.
heal.fullTextAvailability	true