Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία στοχεύει στην βαθμονόμηση του καταστατικού προσομοιώματος UBC3D – PLM, το οποίο περιγράφει την έναρξη και την εξέλιξη του φαινομένου της ρευστοποίησης, και στην αναπαραγωγή της απόκρισης των κρηπιδότοιχων σε σεισμό. Το καταστατικό προσομοίωμα UBC3D – PLM αποτελεί στην ουσία την τροποποιημένη τριδιάστατη επέκταση του καταστατικού προσομοιώματος UBCSAND, και αξιοποιείται από το λογισμικό πεπερασμένων στοιχείων PLAXIS. Χαρακτηρίζεται από παραμέτρους τόσο “μονοτονικής” όσο και “ανακυκλικής” φύσεως, η βαθμονόμηση των οποίων βασίζεται σε τεχνικές βελτιστοποίησης και σε δημοσιευμένες εκφράσεις της βιβλιογραφίας. Ύστερα από την παρουσίαση και τον σχολιασμό των προτεινόμενων εκφράσεων για κάθε παράμετρο, η αποτελεσματικότητα της βαθμονόμησης που διεξήχθη εξακριβώνεται μέσω δυναμικών αναλύσεων ενεργών τάσεων (PLAXIS). Συγκεκριμένα, ο στόχος των παραπάνω αναλύσεων είναι η επιτυχής αναπαραγωγή της απόκρισης: (α) μιας δοκιμής σε φυγοκεντριστή και (β) ενός πραγματικού ιστορικού σεισμικού περιστατικού.

Στο πρώτο κεφάλαιο της μεταπτυχιακής εργασίας παρατίθενται οι απαραίτητες βιβλιογραφικές αναφορές. Αρχικά, αναπτύσσεται το πρόβλημα του αντισεισμικού σχεδιασμού των τοίχων αντιστήριξης και παρατίθεται η γνωστή θεωρία Mononobe – Okabe για τον υπολογισμό των δυναμικών εδαφικών πιέσεων. Στην συνέχεια, περιγράφεται θεωρητικά το φαινόμενο της ρευστοποίησης και αναφέρονται οι παράγοντες που το επηρεάζουν. Τέλος, γίνεται μία σύντομη αναφορά στις συνήθεις κατηγορίες των καταστατικών προσομοιωμάτων που χρησιμοποιούνται κατά την αριθμητική προσομοίωση των σχετικών γεωτεχνικών προβλημάτων.

Στο δεύτερο κεφάλαιο, αναπτύσσεται λεπτομερώς το εξεταζόμενο καταστατικό προσομοίωμα UBC3D – PLM. Καταγράφονται όλα τα θεωρητικά χαρακτηριστικά που το διέπουν με τις αντίστοιχες εξισώσεις. Συγκεκριμένα, παρουσιάζονται: (α) οι επιφάνειες διαρροής, (β) ο νόμος κράτυσης, (γ) ο νόμος πλαστικής ροής των παραμορφώσεων, (δ) ο τρόπος υπολογισμού των πιέσεων του νερού των πόρων και (δ) η διάκριση ανάμεσα σε πρωτεύουσα και δευτερεύουσα φόρτιση.

Στο τρίτο κεφάλαιο, παρουσιάζεται αναλυτικά η διαδικασία της βαθμονόμησης. Αρχικά, γίνεται μία εισαγωγή στις παραμέτρους του καταστατικού προσομοιώματος UBC3D – PLM και ακολουθεί η διάκρισή τους σε μονοτονικές και ανακυκλικές. Εν συνεχεία, σχολιάζεται η επιλογή της κατάλληλης εργαστηριακής δοκιμής και αναπτύσσεται ο σχετικός αλγόριθμος αριθμητικής προσομοίωσης αστράγγιστων δοκιμών DSS (direct simple shear) επιβαλλόμενης διατμητικής παραμόρφωσης. Με βάση τον αλγόριθμο αυτόν διεξάγεται η βαθμονόμηση: (α) του πλαστικού μέτρου διάτμησης και (β) του πλαστικού εκθέτη, με τις υπόλοιπες μονοτονικές παραμέτρους να βαθμονομούνται με βάση δημοσιευμένες εκφράσεις της βιβλιογραφίας. Εξαίρεση αποτελεί η διαφορά των δύο χαρακτηριστικών γωνιών τριβής του καταστατικού προσομοιώματος, η οποία βαθμονομείται τόσο με βάση δημοσιευμένες εκφράσεις της βιβλιογραφίας όσο και με κατάλληλες τεχνικές βελτιστοποίησης. Έπειτα, ακολουθεί η βαθμονόμηση των ανακυκλικών παραμέτρων, όπου αξιοποιούνται τα αποτελέσματα της βιβλιογραφίας σχετικά με την ανακυκλική αντίσταση των μη συνεκτικών εδαφών έναντι του φαινομένου της ρευστοποίησης. Τέλος, για μία πρώτη αξιολόγηση της προτεινόμενης βαθμονόμησης όλων των παραμέτρων, αναπαράγονται οι καμπύλες G / G_max – γ και ξ – γ που προβλέπει το συγκεκριμένο καταστατικό προσομοίωμα και γίνεται η σύγκρισή τους με τις αντίστοιχες της βιβλιογραφίας.

Στο τέταρτο κεφάλαιο, προσομοιώνεται αριθμητικά μία δοκιμή σε φυγοκεντριστή. Συγκεκριμένα, η εν λόγω πειραματική δοκιμή αφορά έναν τυπικό κρηπιδότοιχο του λιμανιού του Πειραιά. Σκοπός της αριθμητικής προσομοίωσης του συγκεκριμένου προβλήματος είναι η “πιστή” αναπαραγωγή της πειραματικής απόκρισης, ώστε να επαληθευτεί η εγκυρότητα της προτεινόμενης βαθμονόμησης. Εξετάζεται η επιρροή της (μη βαθμονομημένης) ανακυκλικής παραμέτρου fac_post καθώς και σχολιάζεται η αναγκαιότητα του διαχωρισμού του εδάφους σε επιμέρους ζώνες κατά την αριθμητική προσομοίωση.

Στο πέμπτο κεφάλαιο, προσομοιώνεται αριθμητικά το ιστορικό σεισμικό περιστατικό του Kobe (1995). Συγκεκριμένα, εξετάζεται η απόκριση των κρηπιδότοιχων κατά το εν λόγω σεισμικό γεγονός, με στόχο την επαλήθευση της εγκυρότητας της προτεινόμενης βαθμονόμησης (σε αναλογία με την δοκιμή σε φυγοκεντριστή). Ύστερα από την επιτυχή αναπαραγωγή της εξεταζόμενης συμπεριφοράς, διεξάγεται μία σύντομη παραμετρική διερεύνηση προκειμένου να αναδειχθούν οι κύριοι παράγοντες που εξουσιάζουν την δυναμική απόκριση των κρηπιδότοιχων.

Τέλος, στο έκτο κεφάλαιο συνοψίζονται τα βασικά συμπεράσματα της παρούσης εργασίας, μαζί με προτάσεις για περαιτέρω έρευνα.