Kis szilárdságú kőzetek tartós terhelésének vizsgálata laboratóriumi és numerikus modellezéssel (Creep behaviour of weak rocks, experimental and numerical modelling)

Erre a témakiírásra nem lehet jelentkezni.
Nyilvántartási szám: 
18/05
Témavezető neve: 
Témavezető e-mail címe:
gorog.peter@epito.bme.hu
A témavezető teljes publikációs listája az MTMT-ben:
A téma rövid leírása, a kidolgozandó feladat részletezése: 
Az IAEG és ISRM nemzetközi tudományos szervezetek alapján meghatározott definíció szerint a kis szilárdságú kőzetek 1 MPa és 20 MPa egyirányú nyomószilárdság közöttiek. A kis szilárdságú kőzetek vizsgálatának különös jelentősége van. Sok esetben találkozhatunk ilyen típusú kőzetekkel kivitelezési munkáknál, amikor speciális feltárási, vizsgálati és tervezési módszerek alkalmazása szükséges. Kőzetek tartós teher alatt mért teherbírása a tapasztalatok szerint jóval kisebb, mint a rövid távú terhelés esetén, ezért van különös jelentősége a tartós terhelés hatásának vizsgálatára. A kis szilárdságú kőzetek szilárdsága közel van a kivitelezési munkák hatására kialakuló feszültségekhez, azaz a biztonság kisebb, mint normál szilárdságú kőzeteknél. Ezáltal a tartós terhelés hatására kialakuló szilárdságcsökkenést a legtöbb esetben nem lehet elhanyagolni. Így szükséges az ilyen típusú kőzetek tulajdonságait tartós teher hatására is vizsgálni és azokkal számolni a tervezésnél. A fentiekből adódóan a kis szilárdsáságú kőzeteknél tartós teher hatásának vizsgálata nemzetközileg is fontos és kutatott téma, amiben számos új lehetőség rejtőzik még.
A tervezett kutatási témát a nemzetközileg már meghatározott alapoktól kezdjük, aminek a továbbfejlesztését tervezzük laboratóriumi vizsgálatok és numerikus modellezése alkalmazásával. A reológiai vizsgálatokra szolgáló eszköz már fejlesztés alatt áll a tanszéken.
A doktoranduszhallgató feladata a laboratóriumi vizsgálatok összeállítása és elvégzése, aminek segítségével mérni tudjuk a kis szilárdságú kőzetek tartós teher hatására kialakuló viselkedését. Fontos, hogy több különböző kőzettípus vizsgálatát tervezzük (márga, kiscelli agyag, durva mészkő, homokkő), hogy a különböző kőzettípusok viselkedésében várható különbséget le tudjuk írni. A választott kőzettípusok szilárdsága a nagyon gyengétől a közepesen gyengéig változik majd, hogy a kis szilárdságú kőzetek teljes spektrumáról rendelkezésre álljon vizsgálati eredmény. A kutatásban a kis szilárdságú kőzetek szilárdságára definiált teljes terjedelem vizsgálatát tervezzük.
A laborvizsgálati fázis után a mért eredményekre épülve numerikus modellek készülnek, hogy segítségükkel meghatározzuk azokat a paramétereket, amelyek jól leírják a kőzetek viselkedését tartós teher hatására. A különböző típusú kőzetek laboratóriumban mért értékeinek, a tartós teher hatására meghatározott jellemzőinek összehasonlítása értékes eredményeket szolgáltathat. Ugyanígy fontos a tartós és rövid idejű terhelés hatásának az összehasonlítása. Ezért fontos a vizsgált kőzetek szokásos kőzetmechanikai paramétereinek, valamit a geológiai leírásának és ásványos összetételének az ismerete.
A kutatás eredménye várhatóan használható például felszín alatti üregek hosszú távú stabilitásának vizsgálatára.
******************
The investigation of weak rocks has special importance. Constructional works several times exposes this kind of rocks, in this case special investigational, test and design methods are recommended to use. The long term strength of the rocks smaller than the short term therefore the investigation of the long term behavior is important. The strength of the weak rocks is usually close to the construction work induced stresses, thus the safety is smaller than normal strength of the rocks. Therefore, the decrease of strength in long term loading cannot be neglected. That is why it is necessary to measure and calculate the long term strength parameters. This topic, the investigation of the long term behavior of weak rocks is a current internationally studied field.
The planned research starts from internationally described basic results which should be developed according to the results of special laboratory investigations, and numerical modelling. The laboratory testing device to study this phenomenon is under construction at the department. 
The task of the PhD student is to set up laboratory tests which are able to describe the long term behavior of the investigated rock. Different kind of rocks (for example: marls, kiscell clay, porous limestone, sandstone) should be tested to describe the parameters. The strength parameters of the chosen types of rock should be varied from the very weak to the medium. According to the IAEG and ISRM description the strength of the weak rocks is from 1 MPa to about 20 MPa, and the whole range should be tested.
After the testing phase, according to the measured data numerical models should be built to determine the parameters which able to describe the long term behavior of the investigated rocks. The measured data and the described long term parameters of the different kind of rocks should be compared. As well as the experience of long term and short term loading, therefore it is necessary to test the normal rock mechanical parameters and the geological description, composition of the investigated rocks.
Results of the research can be used for long term analysis of different kind of structures such as underground cavities.

 

A téma meghatározó irodalma: 
1. Nara Y., Tanaka M., Harui T., (2017). Evaluating long-term strength of rock under changing environments from air to water. Engineering Fracture Mechanics 178, 201–211. https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2017.04.015
2. Yang W.D., Chen J.P., Sun F., Zhang Y.M., (2014). Variable Parameters-Based Damage Creep Model of Weak Rock Layer and its Engineering Application. Applied Mechanics and Materials 607, 835–838. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.607.835
3. Kanji, M.A., (2014). Critical issues in soft rocks. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 6, 186–195. https://doi.org/10.1016/j.jrmge.2014.04.002
4. Damjanac, B., Fairhurst, C. (2010) Evidence for a Long-Term Strength Threshold in Crystalline Rock, Rock Mech Rock Eng 43: 513. https://doi.org/10.1007/s00603-010-0090-9
5. Borbély Dániel, Megyeri Tamás, Görög Péter (2014) Long term stability of a tunnel driven in fractured rock mass, In: Horváth Tibor (szerk.), Alagút- és Mélyépítő Szakmai Napok 2014. Konferencia helye, ideje: Budapest, Magyarország, 2014.11.12-2014.11.13. Budapest: Magyar Alagútépítő Egyesület, 2014. Paper 05. 7 p. (ISBN:978-615-5270-14-7)
A téma hazai és nemzetközi folyóiratai: 
1. Magyar Építőipar
2. Földtani Közlöny
3. Central European Geology
4. Periodica Politechnica Civil Engineering
5. Natural Hazards and Earth System Sciences
6. Rock Mechanics and Rock Engineering
A témavezető utóbbi tíz évben megjelent 5 legfontosabb publikációja: 
1. Ákos Török, Árpád Barsi, Gyula Bögöly, Tamás Lovas, Árpád Somogyi, Péter Görög (2018) Slope stability and rockfall assessment of volcanic tuffs using RPAS with 2-D FEM slope modelling. NATURAL HAZARDS AND EARTH SYSTEM SCIENCES 18:(2) pp. 583-597.
2. Borbély D, Megyeri T, Görög P (2015) Significance of Joint Pattern on Modelling of a Drill and Blast Tunnel in Crystalline Rock, In: Giorgio Lollino, Daniele Giordan, Kurosch Thuro, Carlos Carranza-Torres, Faquan Wu, Paul Marinos, Carlos Delgado (szerk.), Engineering Geology for Society and Territory - Volume 6: Applied Geology for Major Engineering Projects. Konferencia helye, ideje: Torino, Olaszország, 2014.09.15-2014.09.19. Cham (Németország): Springer International Publishing, 2015. pp. 905-908. (ISBN:978-3-319-09059-7)
3. Bögöly Gyula, Görög Péter (2015) Numerical Testing of a Small-Scale Stone Masonry Arch, PERIODICA POLYTECHNICA-CIVIL ENGINEERING 59:(4) pp. 567-573.
4. Barsi Ildikó, Görög Péter, Török Ákos (2012) Engineering geologic evaluation of overcompacted claystone, new metro line, Budapest, CENTRAL EUROPEAN GEOLOGY 55:(3) pp. 223-240. (2012)
5. Borbély Dániel, Megyeri Tamás, Görög Péter (2014) Numerical modelling of an underground low and medium level radioactive waste repository in fractured rockmass, In: Ioannis Bakogiannis (szerk.), 2nd Eastern European Tunnelling Conference: Tunnelling in a Challenging Environment. Konferencia helye, ideje: Athens, Görögország, 2014.09.28-2014.10.01. Athens: Paper o41. 10 p.
A témavezető fenti folyóiratokban megjelent 5 közleménye: 
1. Bögöly Gy., Borbély D., Görög P. (2014). Előkészítő vizsgálatok kőboltozat laboratóriumi modellezéséhez, MAGYAR ÉPÍTŐIPAR 64: (4)
2. Görög P., Vámos M., Török Á., Vásárhelyi B. (2010). A Geológiai Szilárdsági Index (GSI) magyarországi alkalmazhatósága. FÖLDTANI KÖZLÖNY (ISSN: 0015-542X) 140: (1) pp. 89-96.
3. Barsi Ildikó, Görög Péter, Török Ákos (2012) Engineering geologic evaluation of overcompacted claystone, new metro line, Budapest, CENTRAL EUROPEAN GEOLOGY 55:(3) pp. 223-240. (2012)
4. Bögöly Gy., Görög P. (2015). Numerical Testing of a Small-Scale Stone Masonry Arch. PERIODICA POLYTECHNICA-CIVIL ENGINEERING 59:(4) pp. 567-573.
5. Ákos Török, Árpád Barsi, Gyula Bögöly, Tamás Lovas, Árpád Somogyi, Péter Görög (2018) Slope stability and rockfall assessment of volcanic tuffs using RPAS with 2-D FEM slope modelling. NATURAL HAZARDS AND EARTH SYSTEM SCIENCES 18:(2) pp. 583-597.

A témavezető eddigi doktoranduszai

Borbély Dániel (2013/2018/)
Bögöly Gyula (2012/2015/2016)
Jalal ZENAH (2017//)
Státusz: 
elfogadott