Πρόβλημα – Σκοπός
Κατά τη σύγκριση αναλυτικών επιλύσεων του προβλήματος στράγγισης σεισμικών υπερπιέσεων πόρων σύμφωνα με τη μεθοδολογία σχεδιασμού χαλικοστραγγιστηρίων των Seed & Booker (1977) και δισδιάστατων παραμετρικών αναλύσεων του ίδιου
προβλήματος με χρήση του λογισμικού FLAC 2D (Μουτσοπούλου 2006), παρουσιάστηκαν σημαντικές διαφορές ποσοτικού και ποιοτικού χαρακτήρα. Στη μετέπειτα διπλωματική εργασία του Νιάρχου (2007) τροποποιήθηκε η μεθοδολογία αυτή έτσι ώστε να επιτυγχάνεται σύγκλιση των αριθμητικών και αναλυτικών αποτελεσμάτων (Bouckovalas et al. 2009).

Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία έχει δύο στόχους:
α) την επαλήθευση της τροποποιημένης μεθοδολογίας Bouckovalas et al. (2009) μέσω τρισδιάστατων δυναμικών παραμετρικών αναλύσεων με το λογισμικό FLAC 3D

β) τη διερεύνηση του συντελεστή ογκομετρικής συμπιεστότητας mv, ως φυσικό μέγεθος και η επιλογή της κατάλληλης μεθόδου για τη λήψη μιας αντιπροσωπευτικής τιμής του.     

Αριθμητική Μεθοδολογία
Στις τρισδιάστατες αναλύσεις που εκτελέστηκαν, σχεδιάστηκαν δύο (2) χαλικοπάσσαλοι διαμέτρου 1m και ύψους 1.4m οι οποίοι βρίσκονται σε απόσταση 2.8m (διακεντρική απόσταση) ο ένας από τον άλλον. Το εδαφικό προφίλ αποτελείται από δύο στρώσεις αργίλου πάχους 0.45m και μία ενδιάμεση ρευστοποιήσιμη στρώση άμμου πάχους 0.5m. Τα προσομοιώματα που ενσωματώθηκαν στον κώδικα FLAC 3D ήταν, για την μεν άργιλο, το ελαστoπλαστικό προσομοίωμα Mohr-Coulomb, ενώ για την άμμο το ελαστοπλαστικό προσομοίωμα Κρίσιμης Κατάστασης (Ανδριανόπουλος 2006). Συνολικά εκτελέστηκαν δύο (2) σετ των έξι (6) δυναμικών αναλύσεις (μία αστράγγιστη και πέντε αναλύσεις ελεύθερης στράγγισης).

Επαλήθευση νέας τροποποιημένης μεθοδολογίας

 Η τροποποιημένη σχέση που προτάθηκε από τους Bouckovalas et al. (2009) και περιγράφει την ανάπτυξη και αποτόνωση υδατικών υπερπιέσεων αμμώδους υλικού κατά τη σεισμική διέγερση, είναι η Σχέση 1:

Οι ερευνητές προτείνουν για την εμπειρική σταθερά α, την τιμή 0.7. Από πειράματα που εκτελέστηκαν σε δοκίμια άμμου διαπιστώθηκε ότι η σταθερά α λαμβάνει στις περισσότερες περιπτώσεις τιμές μεγαλύτερες του 0.7. Για το λόγο αυτό εκτελέστηκε
μία αστράγγιστη ανάλυση, από την οποία διαπιστώθηκε ότι μια πιο αντιπροσωπευτική τιμή για τον εκθέτη α είναι η τιμή 1.4.

Για κάθε μία από τις στραγγιζόμενες παραμετρικές αναλύσεις που πραγματοποιήθηκαν, σχεδιάστηκε το διάγραμμα του λόγου υπερπιέσεων πόρων (ru) συναρτήσει του αριθμού κύκλων φόρτισης αδιαστατοποημένο με τον αριθμό κύκλων που απαιτούνται για ρευστοποίηση (Ν/Νl). Στο ίδιο διάγραμμα σχεδιάστηκε η καμπύλη ανάπτυξης και αποτόνωσης των υπερπιέσεων πόρων που προκύπτουν από τη Σχέση 1, θεωρώντας ως εμπειρική σταθερά την τιμή α=1.4 και ως συντελεστή ογκομετρικής συμπιεστότητας mv, την κατάλληλη κάθε φορά τιμή ώστε να συμφωνούν κατά το δυνατό καλύτερα τα αριθμητικά με τα αναλυτικά αποτελέσματα. Διαπιστώθηκε πολύ καλή σύγκλιση των αποτελεσμάτων και συνεπώς επαληθεύεται η νέα τροποποιημένη Σχέση 1 κατά Bouckovalas et al. (2009).

Συντελεστής ογκομετρικής συμπιεστότητας mv
Η μέση τιμή του συντελεστή ογκομετρικής συμπιεστότητας m_v που προέκυψε μέσω δοκιμών χρησιμοποιώντας τη Σχέση 1, είναι m_v = 3.66 10⁻⁶ 1/kPa. Ο συντελεστής mv υπολογίστηκε και απευθείας από τις αριθμητικές αναλύσεις (ελεύθερο πεδίο) μέσω της σχέσης

και η μέση τιμή που προέκυψε είναι m_v = 2.11 10⁻⁶ 1/kPa.

Οι δύο αυτές τιμές έχουν μικρή διαφορά και είναι της ίδιας τάξης μεγέθους, συνεπώς συμπεραίνεται ότι ο συντελεστής ογκομετρικής συμπιεστότητας υφίσταται ως φυσικό μέγεθος και μπορεί να υπολογίζεται από τη σχέση

Για να επιλεγεί η κατάλληλη μέθοδος από την οποία μπορεί να λαμβάνεται μια αντιπροσωπευτική τιμή του mv, προσομοιώθηκε με το FLAC 3D η τριαξονική δοκιμή και η δοκιμή απευθείας διάτμησης για διάφορους μέγιστους λόγους υπερπιέσεων πόρων r_u,max. Η μέση τιμή του συντελεστή m_v που προέκυψε από την τριαξονική δοκιμή ήταν m_v = 5.11 10⁻⁶ 1/kPa ενώ από δοκιμή απευθείας διάτμησης m_v = 3.7 10⁻⁶ 1/kPa. Εφόσον η τελευταία τιμή συμφωνεί περισσότερο με τα αποτελέσματα από το ελεύθερο πεδίο, προτείνεται ως ακριβέστερη μέθοδος λήψης του συντελεστή ογκομετρικής συμπιεστότητας, η δοκιμή απευθείας διάτμησης.

Γενικά συμπεράσματα
Συνοπτικά, τα βασικά συμπεράσματα που προκύπτουν από την παρούσα μεταπτυχιακή εργασία είναι τα παρακάτω:
α) Η νέα τροποποιημένη Σχέση 1 (Bouckovalas et al. 2009) που περιγράφει την ανάπτυξη και αποτόνωση υδατικών υπερπιέσεων αμμώδους υλικού υπό σεισμική διέγερση, επαληθεύεται μέσω τρισδιάστατων παραμετρικών αναλύσεων.
β) Προτείνεται η τιμή α=1.4 ως εμπειρική σταθερά που χρησιμοποιείται στη Σχέση 1.
γ) Ο συντελεστής ογκομετρικής συμπιεστότητας mv υφίσταται ως φυσικό μέγεθος και υπολογίζεται από τη σχέση

δ) Προτείνεται ως ακριβέστερη μέθοδος υπολογισμού του mv, η δοκιμή απευθείας διάτμησης.