Διερεύνηση της σεισμικής απόκρισης φράγματος τέλματος:
Creators: name: Ξεφτέρη, Δήμητρα Αθανασίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2013
Subjects: Φράγματα
Άοπλα επιχώματα
Συμπεριφορά εδαφών: Προσομοιώματα
Dams
Embankments
Seismic response

description: Αντικείμενο της παρούσας εργασίας αποτελεί η παραμετρική διερεύνηση της μη-γραμμικής σεισμικής απόκρισης φράγματος τέλματος και συγκεκριμένα του κατάντη αναχώματος της λεκάνης του Κοκκινόλακα στη μεταλλευτική περιοχή του Στρατωνίου. Μελετάται, δηλαδή, η συμπεριφορά του αναχώματος για διάφορα επιλεγμένα σεισμικά σενάρια για τις διάφορες σεισμικές διεγέρσεις. Πραγματοποιήθηκαν παραμετρικές αναλύσεις με τη χρήση δισδιάστατου ελαστοπλαστικού μοντέλου πεπερασμένων διαφορών. Εξετάζονται 3 σεισμικά σενάρια (Τm =475, 975,2475 χρόνια) για 10 πραγματικές χρονοϊστορίες, οι οποίες αντιστοιχούν σε επιφανειακή εμφάνιση βράχου και έχουν αναχθεί σε επίπεδο μέγιστης επιτάχυνσης 0,5g και 0,65g και 2 τροποποιημένες ώστε το φάσμα απόκρισης τους να πλησιάσει τα προτεινόμενα φάσματα απόκρισης για την περιοχή του Στρατωνίου (SHARE). Αρχικά, έγιναν αναλύσεις ευστάθειας του κατάντη αναχώματος μέσω δύο μεθόδων. Πραγματοποιήθηκαν ανάλυση οριακής ισορροπίας καθώς και ανάλυση μέσω της μεθόδου των πεπερασμένων διαφορών, με διαδοχική μείωση των παραμέτρων αντοχής, ώστε να υπολογιστεί και να επαληθευθεί η τιμή του συντελεστή ασφαλείας και της κρίσιμης επιτάχυνσης. Στη συνέχεια ακολούθησαν μη γραμμικές αναλύσεις σεισμικής απόκρισης του αναχώματος με τη μέθοδο των πεπερασμένων διαφορών για τα 3 σεισμικά σενάρια. Έγινε βαθμονόμηση και έλεγχος αξιοπιστίας του δισδιάστατου προσομοιώματος με τη μέθοδο της ισοδύναμης γραμμικής προσέγγισης σε συνθήκες ελεύθερου πεδίου στην ελεύθερη επιφάνεια. Υπολογίστηκαν οι χρονοϊστορίες επιταχύνσεων καθ’ ύψος τριών κατακόρυφων τομών, στο ανάντη και κατάντη πρανές και στη στέψη του αναχώματος. Οι χρονοϊστορίες αυτές, για τα αντίστοιχα σημεία που επιλέχθηκαν από τη βάση του υποβάθρου έως την ελεύθερη επιφάνεια του αναχώματος, επιδεικνύουν την διακύμανση του μέγιστου πλάτους της επιτάχυνσης και του συχνοτικού περιεχομένου για τις κατακόρυφες αυτές τομές. Επίσης υπολογίστηκαν οι μέγιστες οριζόντιες επιταχύνσεις, συνολικές μετακινήσεις και οριζόντιες μετακινήσεις για τα 3 σεισμικά σενάρια για τα διάφορα επιλεγμένα σημεία στο σώμα του αναχώματος. Τέλος έγινε σύγκριση των αποτελεσμάτων των αριθμητικών αναλύσεων σε επίπεδο μόνιμων οριζόντιων μετακινήσεων με αυτά που προέκυψαν από απλοποιημένες μεθόδους τύπου Newmark. Επιπλέον έγινε σύγκριση των μεθόδων αυτών μεταξύ τους και της επιρροής αυτών από τις απαιτούμενες επιλεγμένες παραμέτρους (όπως είναι η κρίσιμη επιτάχυνση ky). Η διερεύνηση της σεισμικής απόκρισης του αναχώματος οδήγησε σε σημαντικά συμπεράσματα αναφορικά με τη μη-γραμμική σεισμική απόκριση του σώματος του αναχώματος όσον αφορά τις αναπτυσσόμενες επιταχύνσεις και μετακινήσεις σε αυτό, αλλά και αναφορικά με τη σύγκριση και αξιοπιστία των αποτελεσμάτων των αριθμητικών αναλύσεων σε σχέση με αυτά που προέκυψαν από απλοποιημένες μεθόδους.
description: The aim of this thesis is the parametric study of the non-linear seismic response of a tailing dam and specifically the downstream embankment in the valley of Kokkinolaka, at the mining area of Stratoni. More specifically, the thesis deals with the behavior of the embankment for various selected earthquake scenarios, and different seismic excitations. Thus, numerical parametric analyses are performed using a two-dimensional, elastoplastic, finite - difference model. Three earthquake scenarios are examined (Tm = 475, 975, 2475 years) for 10 real acceleration time-histories, which do correspond with the bedrock outcropping conditions scaled at 0,5 g and 0,65 g, and 2 modified acceleration time-histories whose response spectrum approaches the corresponding proposed spectra for the region of Stratoni (SHARE). First, two methods were used in order to analyze the stability of the downstream embankment. A limit equilibrium analysis and a finite difference analysis, with sequential reduction of strength parameters, to compute and verify the value of safety factor and the critical acceleration. Then, non-linear seismic response analyses of the embankment for the three earthquake scenarios followed. Furthermore, the reliability of the two-dimensional dynamic model was assessed checked through an equivalent linear approximation method in free-field conditions at the free surface. Acceleration time-histories were calculated at different points at three vertical sections: at the upstream and downstream slope and at the crest of the embankment. These acceleration time histories, which are selected from the base of the model to the free surface of the embankment, indicate the variation of the maximum acceleration amplitude and frequency content for the different vertical sections. Last but not least, the maximum horizontal acceleration, the total displacements and the horizontal displacements were estimated for three earthquake scenarios at various selected points on the body of the embankment. Moreover, the results of numerical analyses were compared in terms of permanent horizontal displacements with those obtained by simplified Newmark -type methods. A comparison was also made between these simplified methods and the influence of the required selected parameters (such as the critical acceleration ky) was assessed. The investigation of the seismic response of the embankment provides valuable conclusions regarding the non-linear seismic response of the body of embankment and the associated developing accelerations and permanent displacements, but also in regard to the comparison and reliability of the results of numerical analyses with respect to those obtained by simplified approaches