Ακουστική εκπομπή τεχνητών πετρωμάτων υπο θλίψη

Abstract

Αυτή η διπλωματική εργασία ασχολείται κατά κύριο λόγο με την παρατήρηση του τρόπου θραύσης φυσικών μοντέλων με κυκλικό και τετραγωνικό άνοιγμα παράλληλα με τη χρήση της τεχνικής της ακουστικής εκπομπής. Αρχικά δίνεται ένα θεωρητικό υπόβαθρο που σχετίζεται με τη χρήση των φυσικών μοντέλων σε διάφορα προβλήματα μηχανικής πετρωμάτων καθώς και μία γενική κατηγοριοποίηση των υλικών κατασκευής αυτών και των ιδιοτήτων τους. Επίσης γίνεται μία γενική αναφορά σε πειράματα που έχουν εκτελεστεί σε φυσικά μοντέλα προσομοίωσης υπόγειων εκσκαφών, και τα συμπεράσματα που έχουν προκύψει από αυτά. Στη συνέχεια ακολουθεί η προετοιμασία των υλικών που χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή δοκιμίων (κύβων, πρισμάτων), τα οποία δοκιμάστηκαν σε μονοαξονική θλίψη. Τα δοκίμια σχεδιάστηκαν έτσι ώστε να εξαχθούν συμπεράσματα για την επίδραση του μεγέθους και του σχήματος καθώς και τη συμβολή του χρόνου ωρίμανσης στην αντοχή τους. Όσον αφορά τις δοκιμές φόρτισης στα πρίσματα χρησιμοποιήθηκε η τεχνική της ακουστικής εκπομπής για καλύτερη αξιολόγηση. Ύστερα ακολουθεί η παρουσίαση της προετοιμασίας των φυσικών μοντέλων με κυκλικές και τετραγωνικές οπές. Αυτά δοκιμάστηκαν σε μονοαξονική θλίψη με σκοπό την παρατήρηση της εξέλιξης του τρόπου θραύσης τους και σε συνδυασμό με την τεχνική της ακουστικής εκπομπής, ώστε να σχηματιστεί μία καλύτερη εικόνα για τις εσωτερικές διεργασίες που συμβαίνουν κατά την φόρτιση. Το πειραματικό στάδιο των δοκιμών βιντεοσκοπήθηκε για καλύτερη και ασφαλέστερη αξιολόγηση των εξελίξεων που πραγματοποιήθηκαν. Τα βίντεο έχουν χρονικά συγχρονιστεί με την καταγραφή της ακουστικής εκπομπής και επίσης λήφθηκαν φωτογραφίες οι οποίες παρατίθενται με χρονική συνέχεια. Τέλος ακολουθούν τα συμπεράσματα που προέκυψαν.

This thesis mainly deals with the observation of fracture patterns around circular and square openings in physical models of synthetic rocks under uniaxial compression, using the acoustic emission technique. It starts with a theoretical background associated with the use of physical models in various rock engineering problems and an overall classification of the modeling materials and their properties. Also there are general references to the literature relevant with experiments performed in natural underground excavation simulation models, and the conclusions derived from them. Then follows the preparation of the materials used for the preparation of specimens (cubes, prisms), which were tested in uniaxial compression. The tests are designed to draw conclusions about the effect of size and shape, and the effect of the material maturity on the material strength. In the compression testing of prismatic specimens, the technique of acoustic emission was also used for better evaluation. Then, the description of the physical models preparation and the technique used to create circular and square openings, follows. These physical models were tested in uniaxial compression in order to observe the evolution of fracture mode, and in combination with the acoustic emission technique, to form a better understanding of the processes occurring during loading. The testing phase was videotaped for better and safer assessment of the fracture development that was observed. Videos are time synchronized with the recording of acoustic emission and also photographs have been taken with a time listed below. Finally the conclusions follow.