Please use this identifier to cite or link to this item: http://ktisis.cut.ac.cy/handle/10488/8704
Title: Μελέτη της επίδρασης του εφελκυστικού ρήγματος στην ευστάθεια πρανών
Authors: Γκότσης, Κωνσταντίνος Παρασκευάς 
Keywords: Αστάθεια πρανών
Εφελκυστική
Ευστάθεια
Πρανή
Issue Date: 2015
Publisher: Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών και Μηχανικών Γεωπληροφορικής, Σχολή Μηχανικής και Τεχνολογίας, Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Κύπρου
Abstract: Η αστάθεια πρανών αποτελεί ένα σημαντικό κίνδυνο για τις ανθρώπινες δραστηριότητες και συχνά συνοδεύεται με την καταστροφή περιουσιών, τραυματισμούς και απώλειες ανθρώπινων ζωών. Η ανάγκη εκτίμησης λοιπόν της ευστάθειας τους έχει οδηγήσει στην ανάπτυξη μεθόδων ανάλυσης, αναφερόμενων είτε σε δύο είτε σε τρεις διαστάσεις. Τα πρανή δείχνουν σημάδια παραμόρφωσης πριν να συμβεί ολική αστοχία και μια τέτοια εκδήλωση είναι η εμφάνιση ρηγμάτων κατά μήκος της κορυφής του πρανούς. Αποτελούν συχνά την πρώτη ένδειξη ότι το πρανές μπορεί να είναι ασταθές και η παρουσία ή η απουσία τους εκλαμβάνεται συχνά σαν ένας δείκτης ευστάθειας του πρανούς. Δεδομένου ότι η διατμητική αντοχή κατά μήκος του ρήγματος είναι μηδενική, η ενσωμάτωση του ρήγματος στην ανάλυση δίνει συχνά χαμηλότερο συντελεστή ασφαλείας έναντι αστοχίας σε σχέση με αυτόν που προκύπτει αν δεν ληφθεί υπόψη η παρουσία του ρήγματος. Η ύπαρξη τέτοιων ρηγμάτων φανερώνει ότι σε μία συγκεκριμένη περιοχή του πρανούς, η εφελκυστική τάση που ασκείται ξεπερνά την εφελκυστική τάση που το έδαφος μπορεί να αντέξει. Τα εφελκυστικά ρήγματα επηρεάζουν την ευστάθεια πρανών με διάφορους τρόπους. Πιο συγκεκριμένα, η ύπαρξη εφελκυστικού ρήγματος σε ένα πρανές σημαίνει αυτομάτως και μικρότερο μήκος επιφάνειας αστοχίας δηλαδή μείωση της ικανότητας αντίστασης του πρανούς σε αστοχία. Επιπροσθέτως, η πίεση του νερού που δρα στο πρόσωπο του εφελκυστικού ρήγματος συνιστά μία επιπλέον δύναμη η οποία βοηθά στην πραγματοποίηση της αστοχίας, και τέλος, το νερό που βρίσκεται στο εφελκυστικό ρήγμα τείνει να μαλακώνει το έδαφος, υποβαθμίζοντας έτσι τις μηχανικές του αντοχές. Η παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή πραγματεύεται την επίδραση του εφελκυστικού ρήγματος στην ευστάθεια πρανών στις δύο καθώς και στις τρεις διαστάσεις. Η ανάλυση που παρουσιάζεται βασίζεται στη λύση κλειστού τύπου ανάλυσης ευστάθειας πρανών που παρουσιάστηκε από τους Pantelidis και Griffiths (2013a&b) και πραγματοποιήθηκε σε συνεργασία με τον Δρ. Λύσανδρο Παντελίδη και τον Δρ. Ηλία Γραβάνη. Είναι μάλιστα η πρώτη απόπειρα διερεύνησης της επίδρασης του εφελκυστικού ρήγματος στην ευστάθεια πρανών στις τρείς διαστάσεις, καθώς επίσης και η πρώτη που θα προσπαθήσει να κάνει μια άμεση σύγκριση της επίδρασης του εφελκυστικού ρήγματος μεταξύ δύο και τριών διαστάσεων. Η μοντελοποίηση του προβλήματος έγινε με τη βοήθεια του λογισμικού Wolfram Mathematica και μελετήθηκαν όλοι οι πιθανοί μηχανισμοί αστοχίας που συναντώνται σε ομοιογενή πρανή. Η επιφάνεια ολίσθησης στο πρόβλημα των δύο διαστάσεων θεωρήθηκε κυκλική, ενώ στις τρείς διαστάσεις θεωρήθηκε ως τμήμα σφαιροειδούς και η επιφάνεια του εφελκυστικού ρήγματος ως τμήμα καμπυλωτής επιφάνειας κυλίνδρου. Στα εξαγόμενα αποτελέσματα περιλαμβάνονται μεταξύ άλλων, διαγράμματα ευστάθειας για τον υπολογισμό του αριθμού ευστάθειας NF.
Description: Slope instabilities are a major hazard for human activities and many times are followed by the loss of properties and human lives. The necessity of evaluating the stability of slopes has lead to the development of new analysis methods, either referring to two or three-dimensions. Slopes show signs of distress some times before ultimate failure occurs and one such manifestation is the appearance of cracks along the slope crest. They are often the first visible indication that a slope may be unstable and their presence or absence is often adopted as a crude indicator of slope stability. Since the shear strength along a crack is zero the inclusion of a crack in the stability analysis often produces a factor of safety against failure which is lower than if the crack were omitted. The existence of such cracks indicates that in a certain zone the tensile stress exceeds the tensile strength of the soil. Tension cracks can affect the stability of slopes in a number of ways. The existence of a tension crack on a slope shortens the length of the slip surface and by this way reduces its resistance to failure. The water pressure acting on the crack face constitutes an additional driving force contributing to failure. Finally, the water inside the crack tends to soften the soil, degrading its strength properties. The present master thesis investigates the effect of tension cracks in the stability of homogeneous slopes based on two and three dimensional analyses as well. The investigation is based on the proposed closed-form analysis method by Pantelidis and Griffiths (2013a&b) and constitutes an innovative research which was done in cooperation with Dr. Lysandros Pantelidis and Dr. Elias Gravanis. This study constitutes the first attempt for evaluating the effect of tension cracks on slope stability in three dimensions and also the first to attempt a direct comparison of the effect of tension crack between a two and a three dimensional analysis. The problem was modeled in Wolfram Mathematica and all the possible failure mechanisms encountered in homogeneous slopes were studied. In the two dimensional problem the slip surface was assumed circular, while in three dimensions assumed to be a part of a spheroid and the tension crack was taken into account as part of a curved surface of a cylinder. Stability charts are given for the calculation of the stability number NF.
URI: http://ktisis.cut.ac.cy/jspui/handle/10488/8704
Rights: Απαγορεύεται η δημοσίευση ή αναπαραγωγή, ηλεκτρονική ή άλλη χωρίς τη γραπτή συγκατάθεση του δημιουργού και κάτοχου των πνευματικών δικαιωμάτων.
Appears in Collections:Μεταπτυχιακές Εργασίες/ MSc Degree

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
msc_gkotsis_konstantinos.pdf6.32 MBAdobe PDFView/Open
Show full item record

Page view(s) 50

1
checked on Jan 6, 2017

Download(s) 5

3
checked on Jan 6, 2017

Google ScholarTM

Check


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.