Ανάλυση Φρεάτων Πακτώσεως με την Μέθοδο των Πεπερασμένων Διαφορών  

Μεταπτυχιακός Φοιτητής : Κουκούλης Ιωάννης                      
Επιβλέπων Καθηγητής: Καββαδάς Μ., Αν. Καθηγητής       
Ημερομηνία : Μάρτιος 2001

Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία έχει σαν σκοπό την αριθμητική προσομοίωση φρεάτων πακτώσεως με περιβάλλουσα βραχόμαζα υπό επιφανειακή κλίση και την μελέτη της συμπεριφοράς τους έναντι εγκάρσιας φόρτισης στην κεφαλή. Συγκεκριμένα, υπολογίζονται οι σταθερές του ζεύγους των ελατηρίων, με τα οποία ισοδυναμεί το σύστημα φρέατος – βραχόμαζας. Ακολούθως,  παρουσιάζεται μία ημι–αναλυτική μέθοδος υπολογισμού της οριακής αντοχής των φρεάτων έναντι εγκάρσιας φόρτισης. Η μέθοδος αυτή βασίζεται στην υιοθέτηση μίας απλής κατανομής τάσεων πάνω στο φρέαρ κατά την στιγμή της αστοχίας (μέθοδος τύπου Brinch-Hansen).            

Για την προσέγγιση των παραπάνω ζητημάτων, διεξήχθη μία εκτενής αναζήτηση και αναδρομή στην διεθνή βιβλιογραφία, σε ότι αφορά παλαιότερες έρευνες που προσέγγιζαν το συγκεκριμένο θέμα με αριθμητικές αναλύσεις. Το αποτέλεσμα αυτής της αναζήτησης είναι ότι υπάρχουν λίγες δημοσιευμένες εργασίες για τα φρέατα πακτώσεως στην διεθνή βιβλιογραφία, και ακόμα λιγότερες για τον προσδιορισμό της φέρουσας ικανότητάς τους έναντι εγκάρσιας φόρτισης.

Αφού σκιαγραφηθούν συνοπτικά οι κυριότερες αριθμητικές μέθοδοι που εφαρμόζονται στην ανάλυση προβλημάτων με φρέατα πακτώσεως, ακολουθούν οι αριθμητικές αναλύσεις. Για την πραγματοποίηση των αριθμητικών αναλύσεων χρησιμοποιήθηκε ο κώδικας πεπερασμένων διαφορών FLAC-2D (Version 3.4). Διεξήχθησαν διάφορες σειρές δισδιάστατων αναλύσεων της απόκρισης φρεάτων πάκτωσης υπό καθεστώς εγκάρσιας φόρτισης, με θεώρηση επίπεδης παραμόρφωσης  Ο σκοπός των αναλύσεων ήταν να εξεταστεί η συμπεριφορά των φρεάτων πάκτωσης για εγκάρσια φόρτιση, δηλαδή :

  • Οι μετατοπίσεις της κεφαλής του φρέατος για εγκάρσια φόρτιση , με ελαστική συμπεριφορά της περιβάλλουσας βραχόμαζας.

  • Ο προσδιορισμός της οριακής αντοχής των φρεάτων πακτώσεως έναντι εγκάρσιας φόρτισης , από το μέγεθος των μετακινήσεων στην κεφαλή τους.

Για την πρώτη περίπτωση πραγματοποιείται παραμετρική διερεύνηση η οποία οδηγεί στην εξαγωγή συσχετίσεων για τους συντελεστές ευκαμψίας του συστήματος φρέατος – βραχόμαζας. Από αυτούς τους συντελεστές προκύπτουν οι σταθερές του ζεύγους των ισοδυνάμων ελατηρίων. Στην δεύτερη περίπτωση πραγματοποιείται μία δισδιάστατη παραμετρική διερεύνηση της αστοχίας των φρεάτων πακτώσεως. Αναπτύσσεται δε μία απλοποιημένη ημι-αναλυτική μέθοδος για τον προσδιορισμό της οριακής αντοχής των φρεάτων έναντι εγκάρσιας φόρτισης. Η μέθοδος ισχύει για τα πραγματικά – τρισδιάστατα μοντέλα, μέσω ενός συντελεστή μετάβασης λ. Η στατιστική ανάλυση οδηγεί στην εξαγωγή συσχέτισης για τον συντελεστή λ. Τέλος , εξάγονται συμπεράσματα από την εφαρμογή της προτεινόμενης μεθόδου.