Numerical modeling of direct shear tests of rock joints
Master thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/3089604Utgivelsesdato
2023Metadata
Vis full innførselSamlinger
Sammendrag
Numerisk modellering spiller en stadig større rolle i felt innenfor ingeniørgeologi. For modelleringens bruk i forskning knyttet til konkrete aspekter for bergmekanikk, er sprekkdeformasjon når utsatt for normal- og skjærspenninger vært spesielt debattert grunnet dereskompliserte sammensetninger.
På grunn av dette har det vært vanlig å benytte forenklede beskrivelser av sprekkdeformasjon for praktiske formål, inkludert bruk av konstante verdier for normal- og skjærstivhet.I lys av dette har direkte skjærtester vært en vanlig måte å undersøke skjærdeformasjon avsprekker . Siden resultatene av skjærtester kan være avhengig av svært mange variabler,er muligheten for å replisere disse testene numerisk av høy interesse. Selv om enkelteforskere har forsøkt å gjøre dette og oppnådd lovende resultater, er disse modellene ofteavhengig av omfattende kalibrering for hver enkelt modell. Med utvikling av modellerfor skjærtester gjennom intuitive og brukervennlige programvare, vil det være enklere forandre ingeniørgeologer med begrenser erfaring innen modellering å bygge videre på deoppnådde resultatene.
Arbeidet gjort i denne masteroppgaven presenterer noe av den bergmekaniske forskningen gjort over årene for å belyse utfordringene knyttet til de teoretiske tilnærmingenetil dette tema. Videre, undersøkes noen andre forsøk gjort på å gjenskape skjærtesternumerisk. Til slutt presenteres arbeidet gjort i utvikling av direkte skjærtester basert på‘’Saw-tooth“- sprekker under normallast/deformasjon, laget gjennom det FEM-basertemodelleringsprogrammet ABAQUS. Numerical modeling plays an increasingly larger role within fields of engineering geology.For its use of research on specific aspects of rock behavior, joint deformations undernormal and shear stress have been particularly debated due to their complicated nature.
Because of this, simplified descriptions of joint deformation are often used in practicalsettings, which include using constant values for normal- and shear stiffness. In thecontext of this, direct shear tests are a common way to test the shear behavior of a rockjoint. As the results of these shear tests are dependent on a large number of variables,the potential to replicate these lab tests through numerical modeling is of high interest.Though a handful of researchers have attempted this with promising results, these usuallydepend on advanced modeling software, which requires extensive calibration for eachmodel. Developing functioning shear test models using more intuitive and user-friendlysoftware makes it more convenient for researchers within the field of engineering geologyto build upon the achieved results.
The work done in this thesis presents some of the rock mechanical research done overthe years to highlight the challenges concerning this theoretical approach to this subject,followed by some of the research done in replicating direct shear tests numerically. Finally, work in developing a direct shear model based on saw-tooth joints under normalload/displacement created using the FEM software ABAQUS is explained in detail.