Εργαστηριακή διερεύνηση της επίδρασης του βαθμού ρωγμάτωσης των πετρωμάτων στην ταχύτητα διάδοσης υπερήχων

Καλλιμογιάννης, Βασίλειος; Kallimogiannis, Vasileios

dc.contributor.author	Καλλιμογιάννης, Βασίλειος	el
dc.contributor.author	Kallimogiannis, Vasileios	en
dc.date.accessioned	2016-07-12T08:00:53Z
dc.date.available	2016-07-12T08:00:53Z
dc.date.issued	2016-07-12
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/43065
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.12027
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Ταχύτητα διάδοσης υπερήχων	el
dc.subject	Μικρορωγμάτωση	el
dc.subject	Ακουστική εκπομπή	el
dc.subject	Γρανίτης	el
dc.subject	Δείκτες ρωγμάτωσης	el
dc.subject	Ultrasonic velocity	en
dc.subject	Micro-cracking	el
dc.subject	Acoustic emission	el
dc.subject	Granite rock	el
dc.subject	Index of fracture	el
dc.title	Εργαστηριακή διερεύνηση της επίδρασης του βαθμού ρωγμάτωσης των πετρωμάτων στην ταχύτητα διάδοσης υπερήχων	el
heal.type	bachelorThesis
heal.generalDescription	Στo πλαίσιo της παρούσας διπλωματικής γίνεται διερεύνηση της επίδρασης του βαθμού ρωγμάτωσης γρανιτικού πετρώματος στις ταχύτητες διάδοσης υπερήχων. Για το λόγο αυτό πραγματοποιήθηκαν εργαστηριακές δοκιμές με σκοπό την ελεγχόμενη ρωγμάτωση μίας σειράς δοκιμίων του πετρώματος υπό θλιπτική και εφελκυστική τάση και στη συνέχεια τον προσδιορισμό της μεταβολής της ταχύτητας διάδοσης υπερήχων. Τα ψαθυρά πετρώματα κατά τη φόρτισή τους υφίστανται την διεργασία ρωγμάτωσης η οποία στα αρχικά στάδια αναπτύσσεται σε μικροσκοπική κλίμακα (μικρορωγμάτωση). H μικρορωγμάτωση αυτή είναι μία διαδικασία κατά την οποία καταστρέφονται οι δεσμοί συγκόλλησης των κόκκων καθώς νέες ή ήδη υπάρχουσες μικρορωγμές επεκτείνονται στο άρρηκτο υλικό, με την αύξηση της επιβαλλόμενης τάσης. Η έναρξη, διάδοση και συνένωση των μικρορωγμών είναι η διαδικασία η οποία οδηγεί τελικά το πέτρωμα στη θραύση. Η πορεία ρωγμάτωσης του πετρώματος έχει θεμελιώδη σημασία στην επίδραση της μεταβολής των ταχυτήτων διάδοσης υπερήχων	el
heal.classification	Γεωτεχνική μηχανική	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/cb16f7de16f322f2114874eda44f02fe72165c84
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-07-04
heal.abstract	Στην παρούσα διπλωματική πραγματοποιήθηκε διερεύνηση της επίδρασης του βαθμού ρωγμάτωσης γρανιτικού πετρώματος στις ταχύτητες διάδοσης των επίμηκων και των διατμητικών κυμάτων στο εργαστήριο. Η διερεύνηση έγινε σε γρανιτκό πέτρωμα δεδομένου ότι η θραύση του είναι καθαρά ψαθυρή και υπάρχουν διαθέσιμα στοιχεία για τη διαδικασία ρωγμάτωσης στη βιβλιογραφία. Το γρανιτικό πέτρωμα προέρχεται από την περιοχή της Αττικής και συγκεκριμένα απο γρανοδιοριτική διείσδυση στην Πλάκα Κερατέας. Αρχικά, εξετάστηκε η διαδικασία μικρορωγμάτωσης του πετρώματος με την υποβολή δοκιμίων σε μονοαξονική φόρτιση. Η διαδικασία αυτή χωρίζεται σε στάδια που ορίζονται από : * το κλείσιμο, * την έναρξη και * τη διάδοση των μικρορωγματώσεων Εκφράζονται σε ποσοστά της αντοχής του πετρώματος για κάθε δοκιμή. Ο εντοπισμός τους πραγματοποιήθηκε με την εκτέλεση δοκιμών μονοαξονικής θλίψης και ακουστικής εκπομπής.Ο εντοπισμός τους πραγματοποιήθηκε με την αξιοποίηση των δεδομένων παραμόρφωσης στη δοκιμή μονοαξονικής θλίψης και μέσω των παραμέτρων των ηχητικών κυμάτων που καταγράφηκαν στη δοκιμή ακουστικής εκπομπής. . Κύριο αντικείμενο της διπλωματικής εργασίας ήταν η συσχέτιση της μείωσης των ταχυτήτων διάδοσης υπερήχων σε σχέση με τον αυξανόμενο βαθμό ρωγμάτωσης του πετρώματος. Η αρχική μεθοδολογία που ακολουθήθηκε ήταν η φόρτιση, σε μονοαξονική θλίψη, των δοκιμίων σε ορισμένα ποσοστά επι της αντοχής του πετρώματος. Για το λόγο αυτό, αρχικά έγινε ο εντοπισμός της αντοχής του πετρώματος σε μονοαξονικές συνθήκες φόρτισης. Στη συνέχεια, έγινε η φόρτιση δοκιμίων σε διάφορα ποσοστά επί της αντοχής και καταγράφηκε η μεταβολή των ταχυτήτων διάδοσης. Ακολουθώντας την παραπάνω διαδικασία, στη δοκιμή μονοαξονικής θλίψης, η μεταβολή των ταχυτήτων που καταγράφηκε ήταν εξαιρεικά μικρή ( < 0,5 %) με αποτέλεσμα να μην είναι δυνατή η άμεση συσχέτιση της μείωσης των ταχυτήτων με τα στάδια ρωγμάτωσης. Αυτό αποτελεί ένα σημαντικό συμπέρασμα που προέκυψε από τα αποτελέσματα της διερεύνησης στο πλαίσιο της παρούσας διπλωματικής. Προκειμένου να επιτευχθεί περαιτέρω ρωγμάτωση στα δοκίμια, προτιμήθηκε διαφορετική μεθοδολογία φόρτισης στη μονοαξονική θλίψη. Η μεθοδολογία που επελέγει, προέβλεπε αρχικά τη φόρτιση των δοκιμίων σε σημαντικό ποσοστό 80% της αντοχής τους (85%-90%) και στη συνέχεια την επαναφόρτιση σε μικρότερες τάσεις. Με τη διαδικάσια αυτή, κατέστη εφικτή η περαιτέρω ρωγμάτωση του πετρώματος χωρίς να επέλθει η θραύση του. Αντιθέτως, στην τριαξονική δοκιμή, η μεθοδολογία φόρτισης σε ποσοστά της αντοχής είχε ως αποτέλεσμα πιο υψηλή μείωση των ταχυτήτων στα επιμέρους στάδια φόρτισης σε σχέση με την αντίστοιχη στη μονοαξονική θλίψη. Έτσι, η διαδικασία φόρτισης πραγματοποιήθηκε σύμφωνα με την αρχική μεθοδολογία. Για να είναι εφικτή η σύγκριση των αποτελεσμάτων μονοαξονικής και τριαξονικής θλίψης επελέγει να γίνει η καταγραφή της ρωγμάτωσης των δοκιμίων σε κάθε στάδιο φόρτισης και για τις δύο δοκιμές. Για την καταγραφή, χρησιμοποιήθηκαν οι δείκτες P10, P20, P21 με τους τους οποίους αποτυπώνεται και καταγράγεται ποσοτικά η εξωτερική ρωγμάτωση των δοκιμίων. Η επιφάνεια του δοκιμίου και οι ρωγμές που έχουν προκύψει στο εξωτερικό περίβλημα του δοκιμίου αποτυπώνονται σε διαφανές χαρτί και ακολουθείται συγκεκριμένη μεθοδολογία για τον υπολογισμό του κάθε δείκτη. Η χρήση των συγκεκριμενων δεικτών επελέχθει, γιατί δεν ήταν εφικτός ο εντοπισμός της μικρορωγμάτωσης με χρήση μικροσκοπίου και η εξέταση λεπτών τομών του πετρώματος. Επιπρόσθετα, έγιναν δοκιμές αντιδιαμετρικής θλίψης (Brazilian) με σκοπό τον υπολογισμό της εφελκυστικής αντοχής του γρανιτικού πετρώματος αλλά και την καταγραφή των ταχυτήτων στην αρχική κατάσταση και στη θραύση τους. Η συσχέτιση των αποτελεσμάτων καταγραφής των ταχυτήτων με τα δεδομένα των άλλων δοκιμών έγινε με τη χρήση του δείκτη P21 αφού ήταν ο μοναδικός δείκτης που χρησιμοποιήθηκε για τη συγκεκριμένη δοκιμή. Με βάση τα παραπάνω, προέκυψε ότι η μείωση των ταχυτήτων με την αύξηση του βαθμού ρωγμάτωσης όπως αυτός εκφράζεται σε κάθε περίπτωση (μέσω των δεικ΄των P10, P20, P21) είναι σημαντική. Tα αποτελέσματα της δοκιμής μονοαξονικής θλίψης καταδεικνύουν μία σαφώς μικρότερη μείωση των ταχυτήτων διάδοσης υπερήχων με την αύξηση του βαθμού ρωγμάτωσης σε σχέση με τα αποτελέσματα της δοκιμής τριαξονικής θλίψης. Γενικά, προέκυψε καλή συσχέτιση μεταξύ των ταχυτήτων διάδοσης των επίμηκων κυμάτων και των δεικτών ρωγμάτωσης. Η μεταβολή των ταχυτήτων σε όλες τις περιπτώσεις περιγράφεται σε καλό βαθμό από εκθετική συνάρτηση.	el
heal.abstract	This thesis was performed in order to investigate the influence of the degree of cracking in seismic velocities of granite. Granite rock was selected due to it’s brittle type failure and the large availability of data concerning the process of it’s fracture. Τhe granitic rock derives from Attika region and specifically from a granodiorite penetration in Plaka Keratea. Initially, the microcracking process was examined by subjecting samples at uniaxial loading. This process is divided into stages defined by: * crack closure * crack initiation * crack damage These stages are expressed in percentage of the rock strength for each test. Their identification was held with the utilization of the deformation data and via acoustic emission test. The main object of this thesis was the correlation of the ultrasonic velocities and the degree of fracture. The initial methodology followed suggested the loading of the samples at certain percentages of the rock strength. For this reason, firstly, the rock strength under uniaxial loading conditions was determined. Αfterwards, uniaxial compressive tests were performed in samples at certain percentages of the rock strength and ultrasonic velocities were recorded. The outcome of the above procedure was a minor altering in seismic velocities (<0,5 %) resulting in inadequate correlation of velocities reduction and the stages of cracking. Τhis fact constitutes a very important conclusion derived from the results of the research in this thesis. In order to achieve the extension of cracking, an alternative methodology was choosen in uniaxial compressive test. The samples were initially loaded to a crucial percentage of their strength (85% - 90%) and then reloaded in smaller stresses. Following this procedure, it was feasible to achieve a higher cracking development avoiding the sample’s failure. Conversely, in triaxial test, the initial methodology resulted in higher reduction in ultrasonic velocities in comparison with the uniaxial test results. Therefore, the procedure was held as described in the initial methodology. In order to compare the results from both uniaxial and triaxial tests, the samples’s external fracture was recorded and measured with the usage of the P10, P20, P21 indexes. Τhe external surface and the external fracture of a sample is captured in transparent paper and a certain methodology is followed in order to calculate the value of each index. The usage of the specific indexes was chosen, because the observation of the microcracking using a microscope of examining this sections was not feasible. Additionally, Brazilian tests took place in order to pinpoint the tensile strength of the granite rock and to record the seismic velocities of the samples both before and after the test. The correlation of the results with the other tests was held using the index P21 since it was the only one used in this test. Bases on the results, the reduction of ultrasonic velocities with the augmentation of the degree of cracking (who is expressed via the indexes P10, P20, P21) is significant. The results of the uniaxial test recordings demonstrate a clearly smaller reduction of the seismic velocities in comparion with the results of the triaxial test ( for the same degree of cracking). In general, very good correlation was emerged between the primary waves (P-waves) and the degree of cracking. In all cases, the alteration of the ultrasonic velocities with the degree of cracking can be described by exponential equations.	en
heal.advisorName	Τσιαμπάος, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Τσιαμπάος, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Καββαδάς, Μιχαήλ	el
heal.committeeMemberName	Πανταζίδου, Μαρίνα	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Γεωτεχνικής	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	246 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true