Ημερολόγιο Εκδηλώσεων

Τίτλος εργασίας: Επίδραση της Γεωμετρίας των Δοκιμίων στις Δοκιμές Ανεμπόδιστης Θλίψης σε Πετρώματα.
Τίτλος εργασίας στα αγγλικά: Effect of Specimen Geometry on Unconfined Compression Tests on Rocks.

Τριμελής εξεταστική επιτροπή

1.Γεώργιος Ξηρουδάκης, Επικ. Καθηγητής σχολής ΜΗΧΟΠ (επιβλέπων)

2. Μιχαήλ Γαλετάκης, καθηγητής σχολής ΜΗΧΟΠ

3.Δρ. Παντελής Λιόλιος, μέλος ΕΔΙΠ σχολής ΜΗΧΟΠ

Περίληψη

Η δοκιμή ανεμπόδιστης (μονοαξονικής) θλίψης αποτελεί μία από τις ση-μαντικότερες εργαστηριακές δοκιμές στη Βραχομηχανική, καθώς χρησιμοποιείται ευρέως για τον προσδιορισμό της θλιπτικής αντοχής και των ελαστικών ιδιοτήτων των πετρωμάτων. Η αξιοπιστία των αποτελεσμάτων της δοκιμής επηρεάζεται από διάφορους παράγοντες, μεταξύ των οποίων ιδιαίτερη σημασία παρουσιάζει η γεωμετρία των δοκιμίων, η οποία μπορεί να μεταβάλει την κατανομή των τάσεων και των παραμορφώσεων κατά τη διάρκεια της φόρτισης. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η διερεύνηση της επίδρασης της γεωμετρίας των κυλινδρικών δοκιμίων στα αποτελέσματα της δοκιμής ανεμπόδιστης μονοαξονικής θλίψης. Ειδικότερα, εξετάζεται η επίδραση της διαμέτρου του δοκιμίου και του λόγου ύψους προς διάμετρο (h/D) τόσο στη μονοαξονική θλιπτική αντοχή όσο και στις βασικές ελαστικές παραμέτρους του πετρώματος. Για την υλοποίηση της έρευνας πραγματοποιήθηκαν εργαστη-ριακές δοκιμές σε κυλινδρικά δοκίμια ασβεστολίθου προερχόμενα από το ίδιο το πέτρωμα, με διαμέτρους 75mm, 50mm και 40mm και με διαφορετικούς λόγους ύψους προς διάμετρο (h/D = 1, 1.5, 2 και 2.5). Από τις καμπύλες τάσης-παραμόρφωσης υπολογίστηκαν: (α) η αντοχή σε μονοαξονική θλίψη (UCS) (β) το μέσο μέτρο ελαστικότητας (γ) το εφαπτομενικό μέτρο ελαστικότητας (δ) το μέτρο διάτμησης, καθώς και (ε) ο λόγος Poisson, ο οποίος χρησιμοποι-ήθηκε για τον υπολογισμό των ελαστικών παραμέτρων. Η επεξεργασία των πειραματικών αποτελεσμάτων έδειξε ότι η αύξηση του λόγου (h/D) συνοδεύεται από σημαντική μείωση της μονοαξονικής θλιπτικής αντοχής, ανεξάρτητα από τη διάμετρο του δοκιμίου. Παρόμοια τάση παρατηρήθηκε και στα μέτρα ελαστικότητας, τα οποία παρουσίασαν γενικά φθίνουσα πορεία με την αύξηση του λόγου (h/D). Παράλληλα, διαπιστώθηκε ότι η διάμετρος του δοκιμίου επηρεάζει επίσης τις μηχανικές παραμέτρους, επιβεβαιώνοντας την ύπαρξη φαινομένων κλίμακας (size effect) που έχουν αναφερθεί στη διεθνή βιβλιογραφία. Συνεπώς, η εργασία επιβεβαιώνει ότι η γεωμετρία των δοκιμίων αποτελεί καθοριστικό παράγοντα για την αξιοπιστία των εργαστηριακών δοκιμών μονοαξονικής θλίψης και αναδεικνύει τη σημασία της ορθής επιλογής των γεωμετρικών χαρακτηριστικών κατά τον πειραματικό σχεδιασμό.
Λέξεις Κλειδιά: Φαινόμενο κλίμακας, ανεμπόδιστη θλίψη, λόγος ύψους/διαμέτρου (h/D).
 

Abstract: The unconstrained (uniaxial) compressive strength (UCS) test is one of the most important laboratory tests in rock mechanics, as it is widely used to determine the compressive strength and elastic properties of rocks. The reliability of the test results is affected by several factors, among which the geometry of the specimens is of particular importance, which can change the distribution of stresses and strains during loading. The purpose of this study is to investigate the effect of the geometry of cylindrical specimens on the results of the unconstrained uniaxial compression test. In particular, the effect of the specimen diameter and the height to diameter ratio (h/D) on both the uniaxial compressive strength and the basic elastic parameters of the rock were examined. To carry out the research, laboratory tests were carried out on cylindrical limestone specimens obtained from the rock itself, with diameters of 75mm, 50mm and 40mm and with different height to diameter ratios (h/D = 1, 1.5, 2 and 2.5). From the stress-strain curves, the following were calculated: (a) the uniaxial compressive strength (UCS) (b) the average modulus of elasticity (c) the tangential modulus of elasticity (d) the shear modulus, as well as (e) Poisson’s ratio, which was used to calculate the elastic parameters.The processing of the experimental results showed that the increase in the (h/D) ratio is accompanied by a significant decrease in the uniaxial compres-sive strength, regardless of the diameter of the specimen. A similar trend was observed in elasticity measures, which generally showed a decreasing trend with increasing (h/D) ratio. At the same time, it was found that the diameter of the specimen also affects the mechanical parameters, confirming the existence of scale effects (for example size effect) that have been reported in international literature. Moreover, the work confirms that the geometry of the specimens is a determining factor for the reliability of laboratory uniaxial compression tests and highlights the importance of the correct choice of geometric characteristics during the experimental design.
Keywords: Unconfined compression test, size effect, specimen aspect ratio.