Μελέτη της συμπεριφοράς του σώματος χωμάτινων φραγμάτων με τη χρήση μεθόδων αριθμητικής ανάλυσης

Abstract

The objectives of the present thesis are a) the study of the behaviour of earth dams bodies under static loads charging and b) the standardization of a simulation procedure by the use of the finite element method. The data are coming from the body of the earth dam of the power plan of Sfikia. Those data concerns: a) the details of the dam's body, b) the instruments network, c) the recordings of the laboratory tests and d) the recordings of the instruments. The materials of the core were subjected to several tests. Using the data coming from 275 undistributed samples we defined the constitutive law and the mechanical parameters that reproduce the stress - strain relationship of those materials. The materials of the filter zones and the materials of the supporting zones were subjected to special laboratory tests that were carried out on very large disturbed samples. Using the data coming from those tests we determined with accuracy the mechanical properties of the zones. We also managed to define the constitutive laws of the materials. The accurate calculation of the mechanical properties and the constitutive laws combined with the calculating power of the finite element method code designed by PLAXIS BV gave us the capability to standardize a simulation procedure. In order to improve that procedure we use the readings coming from the instruments that they are permanently instituted into the dam. By the use of parametrical analyses we determined the influence of the values of Poisson ratio and of the core' s constitutive law on the results of the simulation procedure.

Στόχος της διατριβής είναι η μελέτη της απόκρισης του σώματος χωμάτινων φραγμάτων στην επιβολή στατικών φορτίσεων, καθώς και η τυποποίηση της διαδικασίας προσομοίωσης με τη χρήση της μεθόδου των πεπερασμένων στοιχείων. Για την πραγματοποίηση της διατριβής χρησιμοποιήθηκαν τα εξής δεδομένα, από το λιθόρριπτο φράγμα του ΥΗΕ Σφηκιάς: α) οι λεπτομέρειες του σώματος β) το δίκτυο των οργάνων, γ) τα δεδομένα των εργαστηριακών δοκιμών και δ) οι μερήσεις των οργάνων. Για τα υλικά του πυρήνα αξιολογήθηκαν οι εργαστηριακές δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν σε 275 αδιατάρακτα δείγματα. Από αυτές προσδιορίστηκε ο καταστατικός νόμος αλλά και οι ακριβείς μηχανικές ιδιότητες που περιγράφουν τα υλικά. Για τα υλικά που δομούν τις ζώνες των φίλτρων και του σώματος στήριξης διαθέτονται δεδομένα από ειδικές εργαστηριακές δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν σε δείγματα μεγάλου μεγέθους. Το μέγεθος των δειγμάτων επέτρεψε την προσομοίωση των πραγματικών συνθηκών που αναπτύσσονται στο εσωτερικό των ζωνών. Ο ακριβής προσδιορισμός των μηχανικών παραμέτρων και καταστατικών νόμων σε συνδυασμό με τις υπολογιστικές δυνατότητες του προγράμματος πεπερασμένων στοιχείων Plaxis, κατέστησαν εφικτή τη διεξαγωγή πρωτότυπων διερευνήσεων οι οποίες τελικά οδήγησαν στη σχεδιάση μιας τεκμηριωμένης διαδικασίας προσομοίωσης. Τα δεδομένα των οργάνων προσέφεραν τη δυνατότητα ελέγχου και βελτιστοποίησης των αποτελεσμάτων της προσομοίωσης. Ενώ, με τη διενέργεια παραμετρικών αναλύσεων εξετάστηκε η εξάρτηση των αποτελεσμάτων της προσομοίωσης, από ορισμένες μηχανικές παραμέτρους και καταστατικούς νόμους.