Συγκριτική αξιολόγηση κριτηρίων αστοχίας βραχομάζας

Abstract

Τις τελευταίες δεκαετίες παρουσιάστηκαν αρκετά κριτήρια αστοχίας για την περιγραφή της αντοχής της βραχομάζας. Τα κριτήρια αυτά στηρίζονται κυρίως σε εργαστηριακές μελέτες βραχομηχανικής, αλλά συχνά καθιστούν περίπλοκο το πρόβλημα υπολογισμού της αντοχής πετρωμάτων αντί να το επιλύσουν πρακτικά. Στο κεφάλαιο 1 της διπλωματικής εργασίας παρατίθενται ιστορικά στοιχεία, οι εξισώσεις και οι γραφικές παραστάσεις που περιγράφουν τα πρώτα κριτήρια αστοχίας που υιοθετήθηκαν στη βραχομηχανική: Mohr – Coulomb, von Mises, Tresca, Drucker – Prager, Hoek – Brown και Θεωρία Griffith.

Το κρίσιμο ερώτημα είναι ποιο από τα διαθέσιμα κριτήρια αστοχίας περιγράφει καλύτερα τη συμπεριφορά του έκαστου συγκεκριμένου πετρώματος. Στο κεφάλαιο 2 γίνεται προσπάθεια συνόψισης της μεθοδολογίας σύγκρισης κριτηρίων, όπως αυτή απορρέει από τη βιβλιογραφία, δηλαδή τις υπάρχουσες συγκριτικές μελέτες κριτηρίων αστοχίας που διερευνούν την εφαρμοσιμότητα κάποιων από τα γνωστά κριτήρια αστοχίας στον υπολογισμό μεγεθών ποικιλίας πετρωμάτων για τα οποία είναι διαθέσιμες πειραματικές τιμές πολυαξονικών δοκιμών. Επίσης παρατίθεται ο τρόπος εφαρμογής μίας μαθηματικής μεθόδου για τον προσδιορισμό των τιμών των παραμέτρων δώδεκα κριτηρίων: Mohr-Coulomb, Hoek – Brown, Pan – Hudson, Zhang – Zhu, Drucker – Prager, Simplified Priest, Modified Wiebols – Cook, Murrel, Παραβολοειδές εκ περιστροφής (Theocaris) και Τροποποιημένο Παραβολοειδές εκ περιστροφής, καθώς και Mogi 1967 και Mogi 1971. Στο τέλος του 2ου κεφαλαίου αναφέρονται ενδεικτικά κάποιες χαρακτηριστικές μελέτες που εστιάζουν σε συγκεκριμένες πτυχές του ζητήματος.

Στο 3ο κεφάλαιο επιχειρείται αρχικά η στατιστική σύγκριση των κριτηρίων που αναλύονται στο 2ο κεφάλαιο με αποτελέσματα πολυαξονικών δοκιμών. Πιο συγκεκριμένα συγκρίνονται η μέση τυπική απόκλιση μεταξύ της υπολογισμένης τάσης αστοχίας και της αντίστοιχης πειραματικής τιμής. Επίσης λαμβάνεται υπόψη η απόκλιση υπολογισμένης-πειραματικής αντοχής σε μονοαξονική θλίψη. Το κεφάλαιο ολοκληρώνει η ποιοτική σύγκριση των κριτηρίων βάσει των διαγραμμάτων ( , ) για τις διάφορες τιμές . Επίσης γίνεται αναφορά στο κριτήριο Modified Lade.

Στο 4ο κεφάλαιο παρατίθενται τα συμπεράσματα της παρούσας διπλωματικής εργασίας. Το ερώτημα στο οποίο επιχείρησε να απαντήσει μέσα από τη βιβλιογραφική έρευνα δεν απαντήθηκε θετικά: δεν υπάρχει πρόταση στις συγκεκριμένες συγκριτικές μελέτες για το ποιο είναι το βέλτιστο κριτήριο αστοχίας ανά πέτρωμα. Το κριτήριο Mohr – Coulomb 240 χρόνια μετά παραμένει επίκαιρο. Η εύκολα κατανοητή φυσική σημασία του το καθιστά ακόμη πρακτικό εργαλείο. Επίσης διαδεδομένο είναι το κριτήριο Hoek – Brown. Είναι εύκολα εφαρμόσιμο, γιατί στηρίζεται σε εύκολες εργαστηριακές δοκιμές κι όχι σε πολύπλοκες και πολυδάπανες πολυαξονικές δοκιμές. Επίσης, έχει εύκολα προσδιορίσιμες παραμέτρους και μέσα σε σχεδόν 35 χρόνια έχει γνωρίσει πολλές επεκτάσεις και προσθήκες. Κάποια από τα πιο πρόσφατα κριτήρια εχουν εξίσου καλά αποτελέσματα.