Διερεύνηση της λειτουργίας ήλων πλήρους πάκτωσης με αριθμητικές μεθόδους

Abstract

Αντικείμενο της παρούσης διπλωματικής εργασίας αποτελεί η διερεύνηση της λειτουργίας ήλων πλήρους πάκτωσης. Αρχικά, περιγράφεται η χρήση των ήλων στα υπόγεια έργα ως μέσο αντιστήριξης, οι κατηγορίες στις οποίες ταξινομούνται καθώς και τα χαρακτηριστικά της κάθε κατηγορίας. Εν συνεχεία, αναλύονται οι τρόποι με τους οποίους τοποθετούνται και περιγράφονται οι δοκιμές που γίνονται για να ελεγχθεί η ποιότητα και η αρτιότητα της λειτουργίας ενός ήδη τοποθετημένου ήλου. Στο πειραματικό μέρος της εργασίας διερευνήθη η λειτουργία ήλων πλήρους πάκτωσης. Χρησιμοποιήθηκε ο κώδικας πεπερασμένων διαφορών FLAC που παρέχει την δυνατότητα κατασκευής μοντέλων που αφορούν προβλήματα στα οποία η κατανομή των τάσεων γίνεται σε αξονοσυμμετρικά στερεά. Αρχικά, επαληθεύτηκε με την μέθοδο πεπερασμένων διαφορών μοντέλο που είχε επιλυθεί με πεπερασμένα στοιχεία σύμφωνα με την διεθνή βιβλιογραφία και διερευνήθηκαν περαιτέρω παράγοντες που επηρεάζουν την κατανομή του αξονικού φορτίου. Έπειτα, στα επόμενα μοντέλα που κατασκευάστηκαν μελετήθηκε η εξόλκευση ήλου σε αφόρτιστο πέτρωμα. Στα μοντέλα αυτά η προσομοίωση της εξόλκευσης έγινε με εφαρμογή τάσεως στην ζώνη που αντιπροσωπεύει τον ήλο. Έγιναν έξι παραμετρικές αναλύσεις στις οποίες εξετάσθηκε η επίδραση της παραμένουσας συνοχής του ενέματος, της γωνίας τριβής του ενέματος, της συνοχής του ενέματος, της παραμέτρου mi του πετρώματος και η επίδραση της τιμής του GSI του πετρώματος. Οι παραμετρικές αναλύσεις έγιναν για τρείς διαφορετικές αναλογίες νερού/τσιμέντου. Εν συνεχεία, κατασκευάστηκαν διδιάστατα μοντέλα με τα οποία μελετήθηκε εξόλκευση ήλου σε σφαιρικό άνοιγμα για τέσσερις διαφορετικές κατηγορίες πετρωμάτων και τριδιάστατα μοντέλα στα οποία μελετήθηκε εξόλκευση ήλου στην στέψη σήραγγας κυκλικής διατομής. Τέλος, αναφέρονται τα συμπεράσματα από την σύγκριση των διδιάστατων και τριδιάστατων μοντέλων.

The aim of this thesis is to investigate the performance of fully grouted rockbolts. At first, there is the description of the use of rockbolts in underground projects as a means of support, as well as the classification of the types and their characteristics. Then, the ways of installing the rockbolts are discussed and the methods to control the quality and integrity of already installed bolts are described. In the practical part, the finite difference code FLAC which facilitates the construction of axisymmetric models is used. There follows a verification of a model through the finite difference method, which, according to the international bibliography, was previously solved with the use of the finite element method. Furthermore, factors that influence the distribution of axial load are mentioned. In the following models the pull-out test of rockbolts in non-stressed rock is studied. There, the simulation of the pull out process is performed with the application of stress to the rockbolt. For three different ratios of water/cement, the influence of the remaining cohesion, of the friction angle and the cohesion of the grout, of the mi parameter and the quality of rock mass are evaluated. Finally, two-dimensional models are constructed which on their part simulate the pull-out process of a rockbolt in a spherical opening for four different types of rocks and threedimensional models which simulated the pull-out process of a rockbolt in the crown of a circular tunnel. Concluding, two-dimensional and three-dimensional models are compared.