Συμβολή στην ανάπτυξη μεθόδων αντίστροφης ανάλυσης σε προβλήματα γεωτεχνικής μηχανικής

Abstract

Rapid progress in technology concerning computer programming affected civil engineering as well as other sciences. In the field of geotechnical engineering advanced soil models started to appear and have replaced the elastic and the elastoplastic Mohr-Coulomb soil model. These advanced models have better results when are used in finite element method. Though, it.s already known that uncertainties in advanced soil parameters input values are reducing solving accuracy. An alternative method that resolves values of unknown soil parameters is back analysis. This kind of analysis follows inverse course comparing to classic predefined analysis. So, by using field measurements as input data in back analysis procedure we are able to calculate with good accuracy soil parameters. Although the idea of back analysis exists since 1969 when Peck defined it, there is no standard, general and accepted method of back analysis. Most of them refer to the elastic problem with limited use in certain kind of problems. In the present thesis general methods of back analysis taken from bibliographic references are presented with some examples. Then we suggest a new method of back analysis with general appliance. Two application examples of the method are presented. All measurements used, came from results of PLAXIS finite element code or bibliographic references (consolidation problem). These values are assumed as .real values.. By this assumption model and measurement accuracy are not taken into account. Finally, the method we propose is a simple and general back analysis method with use in elastic as well as elastoplastic problems. It achieves calculation of any soil parameter, with only limitation in two unknown parameters at a time. Experience is needed only in choosing points that their displacements will be measured in the field so that the procedure can converge to a unique solution. Anyway, this skill is needed for all back analysis methods.

Στόχοι της παρούσας διατριβής αποτελούν η µελέτη των υπαρχόντων µεθόδων αντίστροφης ανάλυσης, η διερεύνηση του πεδίου εφαρµογής τους, η ακρίβεια τους και η πρόταση µιας καινούριας µεθόδου µε εύκολη και γενική εφαρµογή, γρήγορη σύγκλιση, αλλά και ικανοποιητική ακρίβεια. Στόχος της αντίστροφης ανάλυσης (back analysis) είναι ο προσδιορισµός εδαφικών παραµέτρων από µετρήσεις πεδίου σε έργα των οποίων παρακολουθούµε τις µετακινήσεις. Οι περισσότερες µέθοδοι που έχουν κατά καιρούς προταθεί, είτε αναφέρονται σε συγκεκριµένα προβλήµατα και έτσι δεν έχουν γενική εφαρµογή, είτε απαιτούν πολύπλοκες υπολογιστικές διαδικασίες µε µητρώα και δεν µπορούν να ενταχθούν σε προγράµµατα πεπερασµένων στοιχείων µε πολύπλοκο κώδικα και εξεζητηµένα εδαφικά µοντέλα. Τέλος απλές και γενικές µέθοδοι υποθέτουν ελαστική συµπεριφορά του εδάφους. Στη µελέτη µας χρησιµοποιήθηκε το πρόγραµµα πεπερασµένων στοιχείων PLAXIS και το προσοµοιώµα µε ελαστοπλαστικό καταστατικό νόµο Hard-Soil που αυτό περιλαµβάνει. Μετά από παραµετρική µελέτη στις εδαφικές παραµέτρους του, εκλέγουµε δύο από αυτές (συντελεστής ωθήσεων σε ηρεµία Κο και µέτρο συµπίεσης Ε50) τις οποίες προσπαθούµε να προσδιορίσουµε σε δύο τύπους γεωτεχνικών έργων, στη διάνοιξη σήραγγας και στην ανοιχτή εκσκαφή µε αντιστήριξη. Με την διαδικασία που προτείνουµε οποιοδήποτε γεωτεχνικό έργο µπορεί να διερευνηθεί και να προσδιορισθούν οποιεσδήποτε άλλες εδαφικές παράµετροι αρκεί να µην είναι πάνω από δύο. Ο υπολογισµός τελειώνει σε καθορισµένο αριθµό επιλύσεων µε ακρίβεια που δεν είναι µικρότερη από άλλες πιο πολύπλοκες µαθηµατικές µεθόδους.