Αντικείμενο της διατριβής αυτής είναι η εργαστηριακή διερεύνηση της εφαρμογής του πρότυπου ΕΝ 13719 με το οποίο εκτιμάται η προστασία που παρέχουν γεωυφάσματα σε γεωμεμβράνες έναντι αστοχίας λόγω μηχανικών καταπονήσεων. Για την εκτέλεση των εργαστηριακών δοκιμών σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε κατάλληλη εργαστηριακή διάταξη καθώς και σύστημα μέτρησης παραμορφώσεων σύμφωνα με τις προβλέψεις του πρότυπου ΕΝ 13719. Ελέγχθηκαν συνολικά 16 μη υφασμένα γεωυφάσματα από ίνες πολυπροπυλενίου. Τα γεωυφάσματα προέρχονται από έξι διαφορετικούς κατασκευαστές και επιλέχτηκαν έτσι ώστε να καλύπτεται ικανό εύρος τιμών για τις φυσικές και μηχανικές ιδιότητές τους (μάζα ανά μονάδα επιφάνειας από 186 g/m 2 έως 1407 g/ m2, πάχος 1.6 mm έως 10.1 mm, αντοχή σε εφελκυσμό 11.5 kΝ/m έως 103.4 kN/m και αντοχή σε διάτρηση 2.1 kN έως 16.4 kN). Οι τιμές του δείκτη προστασίας που προσδιορίστηκαν σύμφωνα με το πρότυπο ΕΝ 13719, κυμαίνονται μεταξύ 22.6x103 kPa έως 59.5x103 kPa. Στο πλαίσιο της διερεύνησης, έγιναν παρατηρήσεις σχετικά με την ανισοκατανομή του εφαρμοζόμενου φορτίου στη βάση του προσομοιωμένου αδρανούς με βάση το μέγεθος και την κατανομή των παραμορφώσεων που αποτυπώνονται σε φύλλο μολύβδου. Η ανομοιομορφία των παραμορφώσεων ή των βυθίσεων του φύλλου μολύβδου είναι έντονη για την ονομαστική τάση των 300 kPa και μειώνεται όσο αυξάνεται η ονομαστική τάση (σε 600 kPa και 1100 kPa). Επιπλέον, διερευνήθηκε η εξέλιξη με το χρόνο της συμπίεσης του συνόλου των υλικών που συνθέτουν την εργαστηριακή διάταξη καθώς και η επίδραση του περιορισμού της χρονικής διάρκειας της δοκιμής (από 100 hr σε 25 hr ) τόσο στις μετρούμενες παραμορφώσεις όσο και στον υπολογιζόμενο δείκτη προστασίας. Τέλος, διερευνήθηκε η δυνατότητα συσχέτισης των τιμών του δείκτη προστασίας κατά ΕΝ 13719 με φυσικές και μηχανικές ιδιότητες των γεωυφασμάτων τόσο για σειρές γεωυφασμάτων από έναν κατασκευαστή όσο και για το σύνολο των γεωυφασμάτων που ελέγχθηκαν. Κατά την διάρκεια εκτέλεσης δοκιμής κατά ΕΝ 13719, η συνολική συμπίεση της εργαστηριακής διάταξης στο στάδιο σταθερού φορτίου οφείλεται πιθανότατα στη συμπίεση των υπόλοιπων υλικών της εργαστηριακής διάταξης και όχι στο ίδιο το γεωύφασμα. Το γεωύφασμα αναμένεται να έχει εξαντλήσει τη συμπιεστότητά του κατά το αρχικό στάδιο της δοκιμής, δηλαδή κατά την πρώτη ώρα, όπου το φορτίο αυξάνεται με σταθερό φορτίο έως ότου φτάσει τη μέγιστη προβλεπόμενη τιμή του. Τα πειραματικά δεδομένα χρόνου–συμπίεσης δοκιμών διάρκειας 25 hr προσαρμόζονται εξαιρετικά με καμπύλες της μορφής y= Alnx+B, επιτρέποντας την προεκβολή τους για χρονικό διάστημα 100 hr. Η πρόσθετη αναμενόμενη συμπίεση της εργαστηριακής διάταξης για το διάστημα 25 hr έως 100 hr δε σχετίζεται με το μέγεθος του εξωτερικά ασκούμενου φορτίου, δηλαδή προκύπτουν περίπου ίδιες μετακινήσεις για διαφορετικά φορτία. Οι δείκτες προστασίας που υπολογίζονται με τη δυσμενή υπόθεση ότι η πρόσθετη συμπίεση οφείλεται αποκλειστικά στη συμπίεση του ελαστικού υποστρώματος, διαφέρουν από 0% έως 1.4%, με μέσο όρο 0.6%, από τους δείκτες που υπολογίζονται από δοκιμές διάρκειας 25hr. Κατά συνέπεια, τα αποτελέσματα των δοκιμών με διάρκεια 25 hr είναι αντιπροσωπευτικά των αποτελεσμάτων που θα λαμβάνονταν εάν οι δοκιμές διαρκούσαν 100 hr και δίνουν μια πολύ καλή εκτίμηση του δείκτη προστασίας των γεωυφασμάτων. Για το σύνολο των γεωυφασμάτων που ελέγχθηκαν, οι τιμές του δείκτη προστασίας παρουσιάζουν αυξητική τάση με την αύξηση των τιμών των φυσικών ή/και των μηχανικών ιδιοτήτων των γεωυφασμάτων. Συσχετίσεις τόσο με τη μάζα ανά μονάδα επιφάνειας όσο και με τις μηχανικές ιδιότητες που ποιοτικά κυμαίνονται από πολύ καλές (γεωυφάσματα Geofabrics) έως ανύπαρκτες (γεωυφάσματα Synthetic Ind.). Συσχετίσεις του δείκτη προστασίας με το πάχος ή το ειδικό βάρος των γεωυφασμάτων είναι κατώτερες ποιοτικά της συσχέτισης με τη μάζα ανά μονάδα επιφάνειας. / This dissertation is a laboratorial investigation on the application of standard EN 13719. The purpose of this standard is to evaluate the protection provided to geomembranes by geotextiles, in order to avoid the failure due to mechanic stress. The tests (in laboratory) were conducted after designing and constructing a suitable device and a system of measurement for deformations according to the standard EN 13719 provisions. A total of 16 nonwoven polypropylene geotextiles, representing 6 manufacturers were checked in order to cover an adequate range of physical and mechanical properties (mass per unit area 186 g/m2 to 1407 g/m2, thickness 1.6mm to 10.1mm, tensile strength 11.5 kN/m to 103.4 kN/m and puncture resistance 2.1 kN to 16.4kN). The values of protection index obtained ranged between 22.6x103 kPa to 59.5 kPa. During the investigation, observations were made with respect to the nonuniform distribution of the applied load at the base of the standard aggregate, as represented by deformations of the metal sheet. This strain nonuniform distribution was more obvious for the smallest stress of 300 kPa. In addition, the total compression of the materials in the laboratorial device was examined and the influence of reduced test duration ( from 100 hr to 25 hr ) was evaluated. Finally, correlations were obtained between protection index and physical and mechanical properties of geotextiles from the same manufacturer and for all specimens. During the tests, the total compression of the materials in the laboratorial device under constant stress ( second stage ) was most probably due to all the materials except the geotextile. The geotextile perhaps had expended its compressibility at the first stage of the test when the stress was applied incrementally over a period of one hour. The compression – time data were filled by logarithmic curves in order to predict the compression at 100 hr. Protection index calculated for 100 hr varied from that for 25 hr by 0% to 1.4% with an average of 0.6%. Consequently, the results of testing for 25 hr were representative of those for 100hr and gave a very good estimation of the protection index . For the total of geotextiles tested, the protection index increased as the physical and mechanical properties increased. Correlations between protection index and mass per unit area and mechanical properties ranged from very good ( geotextiles Geofabrics) to nonexistent ( geotextiles Synthetic Ind.). Correlations between protection index and thickness or specific gravity were qualitatively lower than those between protection index and mass per unit area.

Αντικείμενο της Διατριβής αυτής είναι η εργαστηριακή διερεύνηση της εφαρμογής του πρότυπου ΕΝ 13719 με το οποίο εκτιμάται η προστασία που παρέχουν γεωυφάσματα σε γεωμεμβράνες έναντι αστοχίας λόγω μηχανικών καταπονήσεων. Για την εκτέλεση των εργαστηριακών δοκιμών σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε κατάλληλη εργαστηριακή διάταξη καθώς και σύστημα μέτρησης παραμορφώσεων σύμφωνα με τις προβλέψεις του πρότυπου ΕΝ 13719. Ελέγχθηκαν συνολικά 16 μη υφασμένα γεωυφάσματα από ίνες πολυπροπυλενίου. Τα γεωυφάσματα προέρχονται από έξι διαφορετικούς κατασκευαστές και επιλέχτηκαν έτσι ώστε να καλύπτεται ικανό εύρος τιμών για τις φυσικές και μηχανικές ιδιότητές τους (μάζα ανά μονάδα επιφάνειας από 186 g/ m 2 έως 1407 g/ m2, πάχος 1.6 mm έως 10.1 mm, αντοχή σε εφελκυσμό 11.5 kΝ/m έως 103.4 kN/m και αντοχή σε διάτρηση 2.1 kN έως 16.4 kN). Οι τιμές του δείκτη προστασίας που προσδιορίστηκαν σύμφωνα με το πρότυπο ΕΝ 13719, κυμαίνονται μεταξύ 22.6x103 kPa έως 59.5x103 kPa. Στο πλαίσιο της διερεύνησης, έγιναν παρατηρήσεις σχετικά με την ανισοκατανομή του εφαρμοζόμενου φορτίου στη βάση του προσομοιωμένου αδρανούς με βάση το μέγεθος και την κατανομή των παραμορφώσεων που αποτυπώνονται σε φύλλο μολύβδου. Η ανομοιομορφία των παραμορφώσεων ή των βυθίσεων του φύλλου μολύβδου είναι έντονη για την ονομαστική τάση των 300 kPa και μειώνεται όσο αυξάνεται η ονομαστική τάση (σε 600 kPa και 1100 kPa). Επιπλέον, διερευνήθηκε η εξέλιξη με το χρόνο της συμπίεσης του συνόλου των υλικών που συνθέτουν την εργαστηριακή διάταξη καθώς και η επίδραση του περιορισμού της χρονικής διάρκειας της δοκιμής (από 100 hr σε 25 hr) τόσο στις μετρούμενες παραμορφώσεις όσο και στον υπολογιζόμενο δείκτη προστασίας. Τέλος, διερευνήθηκε η δυνατότητα αντικατάστασης της προτεινόμενης από το πρότυπο διαδικασίας με άλλη απλούστερη και ταχύτερη στην εκτέλεσή της. Για το λόγο αυτό σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε κατάλληλη διάταξη, εκτελέστηκαν αντίστοιχες δοκιμές και τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν με αυτά που προκύπτουν από δοκιμές που εκτελούνται εφαρμόζοντας το πρότυπο ΕΝ 13719. Κατά την διάρκεια εκτέλεσης δοκιμής κατά ΕΝ 13719, η συνολική συμπίεση της εργαστηριακής διάταξης στο στάδιο σταθερού φορτίου οφείλεται πιθανότατα στη συμπίεση των υπόλοιπων υλικών της εργαστηριακής διάταξης και όχι στο ίδιο το γεωύφασμα. Το γεωύφασμα αναμένεται να έχει εξαντλήσει τη συμπιεστότητά του κατά το αρχικό στάδιο της δοκιμής, δηλαδή κατά την πρώτη ώρα, όπου το φορτίο αυξάνεται με σταθερό φορτίο έως ότου φτάσει τη μέγιστη προβλεπόμενη τιμή του. Τα πειραματικά δεδομένα χρόνου–συμπίεσης δοκιμών διάρκειας 25 hr προσαρμόζονται εξαιρετικά με καμπύλες της μορφής , επιτρέποντας την προεκβολή τους για χρονικό διάστημα 100 hr. Η πρόσθετη αναμενόμενη συμπίεση της εργαστηριακής διάταξης για το διάστημα 25 hr έως 100 hr δε σχετίζεται με το μέγεθος του εξωτερικά ασκούμενου φορτίου, δηλαδή προκύπτουν περίπου ίδιες μετακινήσεις για διαφορετικά φορτία. Οι δείκτες προστασίας που υπολογίζονται με τη δυσμενή υπόθεση ότι η πρόσθετη συμπίεση οφείλεται αποκλειστικά στη συμπίεση του ελαστικού υποστρώματος, διαφέρουν από 0% έως 1.4%, με μέσο όρο 0.6%, από τους δείκτες που υπολογίζονται από δοκιμές διάρκειας 25hr. Κατά συνέπεια, τα αποτελέσματα των δοκιμών με διάρκεια 25 hr είναι αντιπροσωπευτικά των αποτελεσμάτων που θα λαμβάνονταν εάν οι δοκιμές διαρκούσαν 100 hr και δίνουν μια πολύ καλή εκτίμηση του δείκτη προστασίας των γεωυφασμάτων. Για το σύνολο των γεωυφασμάτων που ελέγχθηκαν, οι τιμές του δείκτη προστασίας παρουσιάζουν αυξητική τάση με την αύξηση των τιμών των φυσικών ή/και των μηχανικών ιδιοτήτων των γεωυφασμάτων. Η συσχέτιση του δείκτη προστασίας με φυσικές ή/και μηχανικές ιδιότητες μπορεί, ποιοτικά, να είναι από πολύ καλή έως και αδύνατη. Οι τιμές του δείκτη προστασίας που προέκυψαν από δοκιμές που εκτελέστηκαν με απλοποιημένη διάταξη και διαδικασίες (μηδενικός χρόνος διατήρησης σταθερού φορτίου, μια στρώση σφαιρών, διπλάσια ονομαστική τάση) διαφέρουν από 1% έως 24%, με μέσο όρο 10%, από τις τιμές που υπολογίζονται κατά ΕΝ 13719. Κατά συνέπεια, ενισχύεται η άποψη ότι η πρότυπη δοκιμή μπορεί να προσομοιωθεί πολύ ικανοποιητικά με χρήση απλούστερης εργαστηριακής διάταξης πετυχαίνοντας σημαντική μείωση του απαιτούμενου χρόνου για την εκτέλεσή της. / This dissertation is a laboratory investigation of the application of Standard EN 13719 which has been established in order to evaluate the protection provided to geomembranes by geotextiles against failure due to external mechanical loads. For the purposes of this investigation, a suitable device and a system for deformation measurement were designed and conducted according to the provisions of standard EN 13719. A total of 16 nonwoven polypropylene geotextiles, representing 6 manufacturers were tested in order to cover an adequate range of physical and mechanical properties (mass per unit area 186 g/m2 to 1407 g/m2, thickness 1.6mm to 10.1mm, tensile strength 11.5 kN/m to 103.4 kN/m and puncture resistance 2.1 kN to 16.4kN). The values of protection index obtained ranged between 22.6x103 kPa to 59.5 x103 kPa. During the investigation, observations were made with respect to the nonuniform distribution of the applied load at the base of the standard aggregate, as represented by deformations of the metal sheet. This strain nonuniform distribution was more pronounced for the smallest applied stress of 300 kPa. In addition, the total compression of the materials in the laboratory device was examined and the influence of reduced test duration (from 100 hr to 25 hr) was evaluated. Finally, correlations were obtained between protection index and physical and mechanical properties of geotextiles from the same manufacturer as well as for all samples tested. During the tests, the observed total compression of the materials in the laboratory device under constant stress (second stage) was most probably due to the rest of the materials and not to the geotextile itself. The geotextile is expected to have had expended its compressibility during the first stage of the test when the stress was applied incrementally over a period of one hour. The compression – time data were fitted by logarithmic curves in order to predict the compression at 100 hr. Protection index values calculated for a test duration of 100 hr varied from those measured for 25 hr by 0% to 1.4% with an average of 0.6%. Consequently, the results of testing for 25 hr were representative of those for 100hr and gave a very good estimation of the protection index . For the total of geotextiles tested, the protection index values increased as the physical and mechanical properties values increased. Correlations between protection index and mass per unit area and mechanical properties ranged from very good (Geofabrics geotextiles) to nonexistent (Synthetic Ind. geotextiles). Correlations between protection index and thickness or specific gravity were qualitatively lower than those between protection index and mass per unit area. The protection index values obtained from tests conducted with a simplified laboratory divice and simplified procedures (no time allowed for constant load, one layer of spheres, double values for applied stress) differed by 1% to 24%, with an average of 10%, from the protection index values obtained according to EN 13719. Accordingly, there are strong indications that the standard procedures can be adequately simulated using simpler laboratory device and procedures and reducing significantly the required testing time.

Σκοπός της παρούσας Διατριβής Ειδίκευσης είναι η ανάλυση, η παρουσίαση και η αξιολόγηση των γεωτεχνικών συνθηκών της πόλης των Πατρών, σε σχέση με την εκδήλωση του φαινόμενου της ρευστοποίησης και τις συνθήκες γεωλογικής καταλληλότητας για τις προς δόμηση περιοχές. Στα πλαίσια της διατριβής πραγματοποιήθηκαν γεωτεχνικές έρευνες για είκοσι πέντε (25) γεωτρήσεις που έχουν διανοιχθεί κατά μήκος της πόλης των Πατρών, και αξιολογήθηκαν τα αποτελέσματα των επί τόπου και των εργαστηριακών δοκιμών. Με τη βοήθεια του λογισμικού Petal υπολογίστηκε ο συντελεστής ασφάλειας για ρευστοποίηση σε κάθε γεώτρηση και συντάχθηκαν χάρτες ζωνών επικινδυνότητας για την πόλη των Πατρών. Η έρευνα αυτή πραγματοποιήθηκε για δύο σεισμικά γεγονότα. Για το σεισμό των Πατρών το 1993 με μέγεθος 5.4 Richter και το σεισμό του Αιγίου το 1995 με μέγεθος 6.2 Richter. / The aim of this MSc Project is the presentation, the analysis and the assessment of the geotechnical conditions in city of Patras, Western Greece, for liquefaction phenomenon and geological suitability for construction purposes. In this project were done geotechnical surveys for twenty-five (25) boreholes in area of Patras, and assessment insitu and laboratory tests. Using Petal program we can estimate the factor of safety against liquefaction. The data used to perform mapping, in some zones of liquefaction risk. The survey based on seismic facts. The first one was the earthquake in 1993 in city of Patras with magnitude 5.4 Richter and the second one was the earthquake in city of Aigio in 1995 with magnitude 6.2 Richter.

Στην ιστοτεχνολογία (tissue engineering – TE), η ικανότητα των ικριωμάτων (scaffolds) να διατηρούν συμβατή μηχανική και βιολογική συμπεριφορά με τους περιβάλλοντες ιστούς και όργανα, αλλά και να διευκολύνουν την προσκόλληση κυττάρων του ξενιστή στην επιφάνεια και την τρισδιάστατη δομή τους κρίνεται ως υψίστης σημασίας για την επιθυμητή εκδήλωση αναγεννητικής αντίδρασης των κυττάρων in vivo. Ο σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η δημιουργία και ο χαρακτηρισμός ακυτταροποιημένης εξωκυττάριας μήτρας από μαλακούς ιστούς ζωικής προέλευσης, με στόχο τη δημιουργία ικριώματος με επιθυμητές μηχανικές και βιολογικές ιδιότητες για εφαρμογές στην ιστοτεχνολογία. Στην εργασία αυτή επιλέχθηκε ως υλικό της μελέτης ο βόειος περικαρδιακός ιστός, λόγω της ευρείας πολύχρονης χρήσης του ως βιοϋλικό σε μοσχεύματα. Εφαρμόστηκαν δύο διαφορετικά πρωτόκολλα για την ακυτταροποίηση του ιστού, χρησιμοποιώντας στο πρώτο Triton Χ-100, SDS και deoxycholic acid (12 ώρες, 4°C - Triton) και στο δεύτερο Trypsin/EDTA με RNAse/DNAse (48 ώρες, 37°C – Trypsin). Η ιστολογική εξέταση επιβεβαίωσε την ολική αφαίρεση των κυττάρων. Τα αποτελέσματα των εμβιομηχανικών δοκιμών δεν έδειξαν στατιστικά σημαντική διαφορά μεταξύ των μηχανικών ιδιοτήτων των μη κατεργασμένων ιστών και των ακυτταροποιημένων περικαρδιακών ιστών με Triton στην οριζόντια και κάθετη διεύθυνση προς τον οβελιαίο άξονα της καρδιάς σε αντίθεση με τη μείωση του χαμηλού μέτρου ελαστικότητας (φάση ελαστίνης) και του υψηλού μέτρου ελαστικότητας (φάση κολλαγόνου) μετά την κατεργασία των υλικών με Trypsin, και στις δύο κατευθύνσεις. Η βιοχημική ανάλυση επαλήθευσε την άμεση σχέση μεταξύ των μηχανικών βισκοελαστικών ιδιοτήτων των μαλακών ιστών με τα συστατικά (GAGs και κολλαγόνο) του ιστού και την εσωτερική διαμόρφωση τους. Τα αποτελέσματα των μη επεξεργασμένων και των επεξεργασμένων ιστών με τα παραπάνω διαλύματα, έδειξαν ότι το διάλυμα του Triton προκαλεί ήπια κατεργασία, με ελαχιστοποίηση των δομικών μεταβολών της εξωκυττάριας μήτρας, όπως η σταθερή σύσταση των γλυκοζαμινογλυκανών (GAGs) και η περιεκτικότητα των ιστών σε κολλαγόνο. Αυτό δεν επιτεύχθηκε με την χρήση διαλύματος Trypsin, όπου παρατηρήθηκε σημαντική μείωση των GAGs, τόσο στη συγκέντρωση της θειϊκής χονδροϊτίνης / δερματάνης όσο και στο υαλουρονικό. Για την αξιολόγηση της κυτταροσυμβατότητας αορτικά βόεια ενδοθηλιακά κύτταρα καλλιεργήθηκαν στα ακυτταροποιημένα υλικά. Η επιθηλιοποίησή τους επετεύχθη από 24 ώρες μέχρι και 4 μέρες. Προσδιορίστηκε επίσης η δύναμη προσκόλλησης των κυττάρων μετά από 4 μέρες καλλιέργειας στους ακυτταροποιημένους περικαρδιακούς ιστούς με την εφαρμογή διατμητικών τάσεων μέσω ροϊκού πεδίου, με χρήση κατάλληλης μηχανής περιστροφής των δειγμάτων σε ακινητοποιημένο υγρό. Τα αποτελέσματα έδειξαν εξάπλωση και πολλαπλασιασμό των κυττάρων στην επιφάνεια των βιοϋλικών, ενώ παρατηρήθηκε καλή συγκέντρωση κυττάρων (> 60%) στην κλίμακα των φυσιολογικών διατμητικών τάσεων. Συμπερασματικά, η ακυτταροποίηση του βόειου περικαρδιακού ιστού για μεγάλη χρονική διάρκεια στους 37°C (Trypsin) φάνηκε να μεταβάλλει την εμβιομηχανική συμπεριφορά και τη δομική ακεραιότητα του ιστού, η οποία, αντίθετα, διατηρείται σε φυσιολογική κατάσταση μετά από κατεργασία σε χαμηλή θερμοκρασία και σε σύντομο χρόνο (Triton). Επιπλέον, και τα δύο πρωτόκολλα είχαν ως αποτέλεσμα τη δημιουργία βιοϋλικού συμβατού με τα ενδοθηλιακά κύτταρα κατά την επαφή τους με την επιφάνειά τους. / In TE scaffolding, the ability of scaffolds to preserve proper mechanical and biological function and compatibility with the surrounding tissues and organs, as well to enhance host cells to adhere with scaffold material in their surface and 3D structure is of paramount importance for potential regenerative cell response in vivo. The aim of the present thesis is to produce and characterise a decellularized extracellular matrix derived from animal soft tissues, scoping to a scaffold capable of exhibiting the mechanical and biological properties desired for tissue engineering (TE) applications. For this work bovine pericardial tissue was selected, due to its broad use as a biomaterial in different implant technologies for decades. Two different protocols for the decellularization of bovine pericardial tissue were developed incorporating Triton® X–100, SDS and deoxycholic acid (12 h, 4°C) in solution 1 (Triton) and trypsin/EDTA with RNAse/DNase at 37°C for 48 h in solution 2 (Trypsin). Histological analysis confirmed total absence of cells after both treatments. The results of the biomechanical tests showed no mechanical differences demonstrated between the fresh and decellularized pericardial tissues by Triton solution in both, apex to base and transverse anatomical directions, contrary to a significant decrease of the low elastic modulus (elastin phase) and high elastic modulus (collagen phase) demonstrated after trypsin solution treatment in both directions. Biochemical analysis verified the direct relationship between mechanical viscoelastic properties of soft tissues with the constituent tissue components (GAGs and collagen content) and their internal arrangement. The comparison of the results from untreated and that from treated tissues suggested that the Triton decellularization method seemed to be a very mild treatment, as the glycozaminoglycans (GAGs) composition remained constant, as well as the collagen content. This was not achieved with the decellularization using Trypsin, where a significant reduction of GAGs, both chondroitin/dermatan sulphate and hyaluronan, was found. Aortic bovine endothelial cell seeding was used for estimation of its biomaterials’ cytocompatibility. Endothelialization achieved after 24hrs to 4 days periods. The adhesion strength of cells, cultured for 4 days on decellularized bovine pericardial tissues, was also determined. By applying a radially increasing shear stress field on rotating material samples within a stationary fluid mesh using a spinning disc device, we determined the shear stress necessary to detach the cells from the sfafolds’ surface. Fine cell spreading and proliferation on biomaterials’ surface and good surface cell density (>60%) at physiological shear stress scale were observed and measured. In conclusion, decellularization of bovine pericardial tissues under long time duration in 37°C (Trypsin) seems to alter its biomechanical behaviour and structural integrity, which, in contrast, was retained under low temperature short duration treatment (Triton). Additionally, both protocols resulted in a cytocompatible biomaterial, regarding its surface interactions with endothelial cells.

Η διατήρηση της μικροβιολογικής ποιότητας του υδάτινου περιβάλλοντος είναι υψίστης σημασίας δεδομένων των κινδύνων που ενέχονται για τη δημόσια υγεία. Η αξιολόγηση της μικροβιολογικής ποιότητας των υδάτων πραγματοποιείται με την ανίχνευση της κοπρανώδους μόλυνσης και με τον έλεγχο της παρουσίας και συγκέντρωσης συγκεκριμένων μικροοργανισμών – δεικτών, όπως είναι η Escherichia coli. Ωστόσο, η απλή ανίχνευση κοπρανώδους μόλυνσης δεν επαρκεί για την υπόδειξη τρόπων εξυγίανσης και αντιμετώπισης του εκάστοτε προβλήματος. Οι δύο κύριες ομάδες στις οποίες διακρίνεται η κοπρανώδης μόλυνση είναι η ανθρώπινη και η ζωική, οι οποίες υποδηλώνουν πιθανή παρουσία διαφορετικών κάθε φορά παθογόνων μικροοργανισμών για τον άνθρωπο. Έτσι, προκειμένου να οριοθετηθεί ο κίνδυνος για τη δημόσια υγεία και να καθοριστούν μέτρα αντιμετώπισης της μόλυνσης ενδείκνυται ο προσδιορισμός της ανθρώπινης ή ζωικής προέλευσης της κοπρανώδους μόλυνσης. Στην παρούσα μελέτη αναπτύχθηκαν, εφαρμόστηκαν και αξιολογήθηκαν οι μέθοδοι: α)Έλεγχος πολλαπλής ανθεκτικότητας σε αντιβιοτικά (Multiple Antibiotic Resistance – MAR – φαινοτυπική μέθοδος) και β) PCR με τυχαία ενισχυμένα τμήματα πολυμορφικού DNA - Random Amplified Polymorphic DNA-PCR (RAPD-PCR – γονοτυπική μέθοδος), ως τεχνικές προσδιορισμού και διάκρισης προέλευσης μικροοργανισμών. Κατά το πρώτο στάδιο καθορίστηκαν οι παράμετροι των μεθόδων για το διαχωρισμό στελεχών E. coli γνωστής προέλευσης (60 στελέχη απομονωμένα από ζωικά κόπρανα και 68 στελέχη από ανθρώπινα). Για το διαχωρισμό και κατηγοριοποίηση των στελεχών εφαρμόστηκαν η Ιεραρχική Ανάλυση Κατά Συστάδες και η Διαχωριστική Ανάλυση. Με τη MAR ανάλυση τα στελέχη E. coli εμφάνισαν διαφορετικούς συνδυασμούς ανθεκτικότητας και διαχωρίστηκαν βάσει της προέλευσής τους με μέσο ποσοστό σωστής ταξινόμησης (ARCC) 99,2%. Με την RAPD-PCR χρησιμοποιήθηκαν δύο εκκινητές ξεχωριστά (1254 & 1290) και τα 128 στελέχη E. coli γνωστής προέλευσης διαχωρίστηκαν σε ανθρώπινης και ζωικής πηγής με ARCC 98,4% και με τους δύο εκκινητές. Η διακριτική ικανότητα της RAPD-PCR με τους δύο εκκινητές ήταν D1254=0,97 & D1290=0,90. Επιπλέον, η αξιολόγηση της επαναληψιμότητας της RAPD-PCR και με τους δύο εκκινητές έδωσε ικανοποιητικά αποτελέσματα με την εμφάνιση ίδιων ηλεκτροφορητικών εικόνων για τα ίδια βακτηριακά στελέχη. Στη συνέχεια οι επιλεγμένες τεχνικές εφαρμόστηκαν για την ταξινόμηση και κατηγοριοποίηση στελεχών E. coli άγνωστης προέλευσης εκτιμώντας την ανθρώπινη ή ζωική πηγή τους βάσει του μοντέλου διαχωρισμού των E. coli γνωστής προέλευσης. Οι E. coli άγνωστης προέλευσης (234 στελέχη) απομονώθηκαν από δείγματα πόσιμου νερού δικτύου από 11 περιοχές και δείγματα μη επεξεργασμένων λυμάτων από τις εισόδους τεσσάρων σταθμών βιολογικού καθαρισμού (ΚΕΡΕΦΥΤ – Νομός Αττικής, ΨΥΤΤΑΛΕΙΑ – Νομός Αττικής, ΡΙΟ – Νομός Αχαΐας και ΠΑΤΡΑ - Νομός Αχαΐας). Τα 234 στελέχη με τη MAR ανάλυση ταξινομήθηκαν ως ανθρώπινα και ζωικά σε ποσοστά 46,6% και 53,4% αντίστοιχα. Τα αποτελέσματα ταξινόμησης ήταν διαφορετικά με τη μέθοδο RAPD-PCR. Με τον εκκινητή 1254 τα άγνωστα στελέχη προσδιορίστηκαν ως ανθρώπινα κατά το 64,9% και ως ζωικά κατά το 35,1%. Αντίστοιχα, με τον εκκινητή 1290 τα ποσοστά ήταν 60,3% ανθρώπινα και 39,7% ζωικά. Τα στελέχη του πόσιμου νερού που προέρχονταν από τους σταθμούς δειγματοληψίας που ήταν αστικά κέντρα χαρακτηρίστηκαν εξ ολοκλήρου ως ανθρώπινης προέλευσης. Αντίθετα, στις περιοχές δειγματοληψίας με ανεπτυγμένη κτηνοτροφία βρέθηκαν και στελέχη ζωικής προέλευσης, γεγονός που υποδηλώνει την είσοδο στο δίκτυο κοπρανώδους υλικού προερχόμενου από ζώα των συγκεκριμένων περιοχών, τα οποία ενδεχομένως να έχουν άμεση πρόσβαση στις πηγές και γεωτρήσεις. Όσον αφορά στο χαρακτηρισμό των E. coli που καταλήγουν στους αναφερόμενους βιολογικούς καθαρισμούς, η πλειοψηφία ανίχνευσης ανθρωπίνων στελεχών δηλώνει την πιθανή παρουσία στα ακατέργαστα λύματα πολλών ανθρωπίνων εντερικών παθογόνων σημαντικών για τη δημόσια υγεία. Δεδομένου ότι τα τελευταία χρόνια οι ερευνητές έχουν αποδυθεί σε μια προσπάθεια επαναχρησιμοποίησης επεξεργασμένων λυμάτων επισημαίνεται η ανάγκη επεξεργασίας τους σε διάφορα στάδια για τη διασφάλιση της δημόσιας υγείας. Παρατηρήθηκε συμφωνία αποτελεσμάτων με τη χρήση των δύο εκκινητών καθώς η διαφορά στα ποσοστά δεν ήταν στατιστικά σημαντική (P>0,05). Συγκρίνοντας τα αποτελέσματα που ελήφθησαν με τις δύο μεθόδους, τη φαινοτυπική (MAR ανάλυση) και τη γονοτυπική (RAPD-PCR), υπήρξε στατιστικά σημαντική διαφορά (P<0,05), με συνέπεια να τίθεται θέμα επιλογής της πιο ενδεδειγμένης μεθόδου τυποποίησης και διάκρισης περιβαλλοντικών μικροοργανισμών. H παρούσα μελέτη αναδεικνύει την RAPD-PCR ως μια γονοτυπική μέθοδο με ικανοποιητική διακριτική ικανότητα, ευαισθησία, επαναληψιμότητα υπό αυστηρά καθορισμένες συνθήκες και χαμηλού κόστους. Η ευκολία εφαρμογής για την τυποποίηση μεγάλου αριθμού βακτηριακών στελεχών, χωρίς την απαίτηση γνώσης της νουκλεοτιδικής αλληλουχίας του γενετικού υλικού την καθιστούν ιδιαίτερα προσιτή σε εργαστήρια μοριακής μικροβιολογίας, ως τεχνική διάκρισης προέλευσης της κοπρανώδους μόλυνσης στο υδάτινο περιβάλλον. / Maintenance of the microbiological quality and safety of water systems is imperative, as their faecal contamination may exact high risks to human health as well as result in significant economic losses. The microbiological quality of water systems is evaluated by detecting their faecal pollution and especially specific faecal indicators such as Escherichia coli. Simple detection of faecal pollution is not sufficient in order to apply appropriate management plans to remedy the problem and to prevent any further contamination. Human faecal material is generally perceived as constituting a grater human health risk than animal faecal material, considering that it is more likely to contain human-specific enteric pathogens. Thus, it would be desirable to determine the source of the faecal material, especially for the assessment of risk for public health and for the development of monitoring plans. In the present study the development and assessment of Multiple Antibiotic Resistance Analysis (MAR – phenotypic method) and Randomly Amplified Polymorphic DNA-PCR Analysis (RAPD-PCR – genotypic method) were established as microbial source tracking methods. Firstly, parameters of the two selected methods were determined for the discrimination of E. coli isolates of known source (60 isolates from animal faecal material & 68 isolates from human faecal material). Hierarchical Cluster Analysis and Discriminant Analysis were applied for the classification of the isolates. With MAR analysis E. coli isolates developed different resistance profiles and were discriminated according to their source with an average rate of correct classification (ARCC) of 85.2%. With RAPD-PCR analysis two different 10-nt primers of arbitrary sequence were used (1254 & 1290) and the 128 E. coli isolates of known origin were classified as human and animal with the following ARCC: ARCC1254= 87.5% & ARCC1290= 81.3%. The discriminatory power of RAPD-PCR with the two selected primers was D1254=0.97 & D1290=0.90. Furthermore, the assessment of reproducibility of RAPD-PCR analysis provided satisfactory results with both primers, as RAPD profiles were identical for the same bacterial isolates. The assessment of specificity of the method resulted in the discrimination among RAPD profiles of E. coli isolates and other reference bacteria. The selected methods were applied for the classification and the source tracking of E. coli isolates, derived from tap water and raw sewage samples. In total 234 E. coli strains were isolated from tap water from 11 areas and raw sewage samples from four treatment plants (KEREFYT – prefecture of Attiki, PSITALIA - prefecture of Attiki, RIO - prefecture of Achaia and PATRA - prefecture of Achaia). With MAR analysis the 234 isolates were classified as human and animal in percentages of 46.6% & 53.4%, respectively. Classification results were different with RAPD-PCR analysis. With primer 1254 the classification was: 64.9% of human origin and 35.1% of animal origin and with primer 1290 the classification was: 60.3% of human origin and 39.7% of animal origin. Isolates derived from tap water of urban areas were classified in total as of human origin. On the contrary, in areas with many farm breeders many isolates were classified as of animal origin, indicating presence of faecal material in the water systems derived animal activities. As far as E. coli isolates from raw sewage samples are concerned, the majority of them were classified as of human source, indicating the possible presence of other human enteric pathogens as well. Taking into account the fact that there has been an effort in order to reuse treated sewage, it seems necessary a multi-stage process to renovate wastewater before it re-enters a body of water. There was an agreement of results of classification obtained form the use of the two different primers as the percentages did vary statistically (P>0.05). Comparing results obtained from the two selected methods, the difference was statistically significant (P<0.05), raising a question of the appropriate method for the typing and discrimination of environmental microorganisms. The present study demonstrates RAPD analysis as a simple, cost effective genotypic method with satisfactory discriminatory power, sensitivity and reproducibility. It can be applied for the analysis of a large number of bacterial isolates without the prior knowledge of nucleotide sequence of DNA to be necessary. Finally, it may fulfil environmental for the determination of origin of faecal pollution protecting water resources and public health.

Η ενίσχυση πλαισίων οπλισμένου σκυροδέματος με εμφάτνωση από οπλισμένο σκυρόδεμα αποτελεί μια συχνά χρησιμοποιούμενη και αποτελεσματική μέθοδο για την αύξηση της αντοχής και της δυσκαμψίας. Η πειραματική έρευνα μέχρι στιγμής δεν καλύπτει επαρκώς το πεδίο της ενίσχυσης πλαισίων με φάτνωμα από οπλισμένο σκυρόδεμα και αυτό γιατί έχει διεξαχθεί σε μονώροφα και διώροφα πλαίσια, με πάχος φατνώματος αρκετά μικρότερο από το πλάτος των μελών του υφιστάμενου πλαισίου. Αυτό αποτυπώνεται και στο γεγονός ότι ο Ευρωκώδικας 8 – Μέρος 3 δεν αναφέρεται καθόλου στην προσθήκη εμφατνωμένων τοιχωμάτων. Ο Κανονισμός Επεμβάσεων (Καν.Επε) αναφέρεται στη διαστασιολόγηση των τοιχωμάτων αυτών μόνο σε όρους δυνάμεων και δεν παρέχει μέσα για τον υπολογισμό των χαρακτηριστικών τους παραμορφώσεων και της δυσκαμψίας τους. Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι η διερεύνηση της απόκρισης πολυώροφων πλαισίων από οπλισμένο σκυρόδεμα, ενισχυόμενων με εμφατνούμενα τοιχώματα. Πραγματοποιήθηκαν υβριδικές δοκιμές σε τρία 4-όροφα πλαίσια οπλισμένου σκυροδέματος ενισχυμένα με φάτνωμα οπλισμένου σκυροδέματος κλίμακας 1:¾. Παράμετροι διερεύνησης αποτελούν τόσο ο οπλισμός του φατνώματος όσο και η σύνδεση του με το περιβάλλον πλαίσιο, για αυτό τον λόγο εξετάζονται δύο τρόποι σύνδεσης του πλαισίου με το φάτνωμα. Από τα πειραματικά αποτελέσματα προκύπτει ότι η σύνδεση για αμφότερους τους τύπους που εξετάστηκαν οδηγεί σε μονολιθική συμπεριφορά του φατνώματος με τα μέλη του περιβάλλοντος πλαισίου. Για την πιστοποίηση των συμπερασμάτων ακολούθησε εκτεταμένη προσπάθεια εκτέλεσης μη-γραμμικών δυναμικών αναλύσεων της απόκρισης των δοκιμίων χρησιμοποιώντας προσομοιώματα αυξανόμενου βαθμού λεπτομέρειας. Η σύγκριση των πειραμάτικών αποτελεσμάτων με εκείνα τον αναλύσεων έδειξαν ικανοποιητική σύγκλιση. Τέλος, με βάση τα παραπάνω προκύπτει ότι οι ιδιότητες του σύνθετου τοιχώματος μπορούν να υπολογιστούν με όσα ισχύουν κατά Καν.Επε. για μονολιθικό τοίχωμα, εφόσον υιοθετηθούν κατάλληλες παραδοχές. / The construction of reinforced concrete infills is a very effective method for retrofitting multi – storey reinforced concrete buildings. The experimental research to date has conducted only at one or two storey specimens with infill thickness considerably smaller than the width of the members of the existing frame. Because of this lack of knowledge, Eurocode 8 - Part 3 does not cover this technique. The Greek code for Structural Interventions (Kan.Epe.) refers to the dimensioning of these walls only in terms of forces and does not provide means for calculating deformation at yielding and ultimate. The purpose of this study is to investigate the response of multi-storey reinforced concrete frames, retrofitted with reinforced concrete infill walls. Three 4-storey reinforced concrete frames infilled with reinforced concrete were tested at 75%-scale via the hybrid testing method. Parameters of investigation are both the reinforcement of the infill and the connection between the surrounding frame and the infill. Two types of connection were examined. The experimental results show that both connection options lead to a close to monolithic behavior of the specimens and to a favourable flexure-controlled energy absorbing mechanism. From the experimental results deformations characteristics at yielding and ultimate were calculated. The magnitude of these deformations are in good agreement with those predicted for a monolithic wall according to Eurocode 8 and Kan.Epe, if one takes into account the reduced fixed end rotation of the wall at the base of each floor due to the epoxy–grouting of the dowels into the frame members. To verify these conclusions nonlinear dynamic analyses were performed with increasing level of detailing. The comparison of experimental results with those of the analysis showed satisfactory convergence.

Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη του μηχανισμού καταβύθισης ανόργανων αλάτων μέσω της επί τόπου (in-situ) καταβύθισής τους σε πορώδη μέσα και η ανάπτυξη μιας περιβαλλοντικά φιλικής μεθόδου που θα οδηγήσει στη στεγανοποίηση και ενδυνάμωση (θεραπεία) των μηχανικών ιδιοτήτων των πετρωμάτων. Οι εφαρμογές στη βιομηχανία μπορεί να είναι ποικίλες, όπως για τη στεγανοποίηση σηράγγων και άλλων υπόγειων έργων, για τη σταθεροποίηση των κυματοθραυστών, για την προστασία των κατασκευών από τη διάβρωση εξ αιτίας της υγρασίας, για την προστασία των μνημείων πολιτισμικής κληρονομιάς. Πιο συγκεκριμένα, το σύστημα που μελετάται είναι το σύστημα των πυριτικών αλάτων. Έγινε μελέτη της αυθόρμητης καταβύθισης του πυριτικού ασβεστίου σε αντιδραστήρα διαλείποντος έργου. Επιπλέον, μελετήθηκε η επίδραση συγκεκριμένης ποσότητας κονιοποιημένης σκόνης (10γραμμάρια) πετρώματος στο μηχανισμό καταβύθισης του πυριτικού ασβεστίου. Κατά τη διάρκεια της πειραματικής διαδικασίας συλλέγονταν δείγματα από τον αντιδραστήρα σε τακτά χρονικά διαστήματα για να διαπιστωθεί η μείωση των ιόντων πυριτίου και ασβεστίου από το διάλυμα με τη μέθοδο του φωτομέτρου και της ατομικής απορρόφησης αντίστοιχα. Από τη μείωση της συγκέντρωσης των ιόντων υπολογίστηκε ο ρυθμός καταβύθισης και κατόπιν η φαινόμενη τάξη της αντίδρασης. Επίσης, με τη χρήση του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης και της περιθλασιμετρίας των ακτίνων Χ ανιχνεύθηκαν οι καταβυθιζόμενες φάσεις στις διαφορετικές πειραματικές συνθήκες. Αυτές ήταν κυρίως το άμορφο διοξείδιο του πυριτίου, το ένυδρο πυριτικό ασβέστιο και ο βολλαστονίτης. Κατά την αυθόρμητη καταβύθιση του πυριτικού ασβεστίου ο κύριος μηχανισμός που την ελέγχει βρέθηκε ότι είναι το πολυπυρηνικό πρότυπο. Η εργασία χωρίζεται σε 6 κεφάλαια. Το πρώτο αναφέρεται γενικότερα στο πρόβλημα των διαβρώσεων και των προβληματικών κατασκευών, το δεύτερο δίνει πληροφορίες σχετικά με το στοιχείο του πυριτίου, τις ενώσεις που σχηματίζει και τις ιδιότητές του και το τρίτο είναι μια σύντομη αναφορά στη θεωρία της κρυστάλλωσης. Επίσης, αναφέρονται σύντομα οι θεωρίες που έχουν διατυπωθεί για την πυρηνογένεση και την κρυστάλλωση από υπέρκορα διαλύματα. Στη συνέχεια, στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν σε αντιδραστήρα διαλείποντος έργου για διαφορετικές συγκεντρώσεις και τιμές pH. Πραγματοποιήθηκαν πειράματα σε pH=9 και pH=10 και σε εύρος συγκεντρώσεων 2mM to 50mM, απουσία και παρουσία σκόνης πετρώματος. Τα υδατικά διαλύματα που χρησιμοποιήθηκαν είναι χλωριούχο ασβέστιο (CaCl2) και οξείδιο του πυριτίου (Na2Si3O7). Στο πέμπτο κεφάλαιο, παρουσιάζεται η μέθοδος που αναπτύχθηκε με σκοπό να μειωθεί το πορώδες των πετρωμάτων. Χρησιμοποιήθηκαν κυλινδρικά δοκίμια φυσικού πετρώματος (υπόστρωμα), πάνω στα οποία εφαρμόστηκαν διαλύματα πυριτικού ασβεστίου σε διάφορες συγκεντρώσεις. Η επιλογή του πετρώματος ως υπόβαθρο εφαρμογής έγινε γιατί η σταθεροποίηση πετρωμάτων βρίσκει εφαρμογή σε αρκετά πεδία, όπως η προστασία των μνημείων και των έργων τέχνης, η βιομηχανία πετρελαίου και τα τεχνικά έργα. Πραγματοποιήθηκαν πειράματα υδατικής εισρόφησης (water absorption test) σε διαφορετικές συγκεντρώσεις. Το επιθυμητό προϊόν καταβύθισης ανάμεσα στους πόρους του πετρώματος είναι το Ca-Si-O και η καταβύθιση είναι επιθυμητό να πραγματοποιείται στην επιφάνεια αλλά και μερικά χιλιοστά κάτω από αυτή. Τέλος, στο τελευταίο κεφάλαιο παρατίθενται συνολικά τα συμπεράσματα που εξήχθησαν από την εργασία. / The main motivation for the present work is the investigation of the precipitation mechanisms through in-situ mixing and the precipitation of soluble salts in porous media. The proposed method may be applicable for the prevention of sand entrainment into well bores during oil production in poorly consolidated oil reservoirs. The work done concerning the development of the methodology of calcium silicate salts involved the following steps: i) investigation of the mechanism via growth rate measurements. ii) treatment of natural rock samples with the application of chemical solutions and testing of the method. In the present study, two series of experiments were conducted in order to investigate the kinetics of calcium silicate precipitation in batch reactors using calcium chloride and sodium trisilicate as the initials reagents in the absence and presence of silica sand and at pH=9 and 10 at 25oC. Different concentrations of the salts were tried, ranging from 2mM to 50mM. In all sets of lab experiments used in the present work the molar concentrations of the supersaturated solutions were equal (1:1). During the experiments, samples were taken, filtered by membrane filters and analyzed for total calcium by AAS (atomic absorption spectroscopy) and for total silica by UV spectrometry. Moreover, at the end of each experiment, the fluid suspension was filtered with a 0.22μm filter and the solid parts were collected, then dried and finally characterized by powder XRD (X-Ray diffraction) method and observed in SEM (scanning electron microscopy) for the identification of the mineral crystalline phases. The analysis of the kinetic data showed that in spontaneous precipitation experiments at pH=10, the crystal growth mechanism is best described by the polynuclear model (n=6) and the main crystalline phase recognized was calcium silicate hydrate. The effect of various parameters, such as temperature, salts concentration, pH, and the presence of sand was studied upon the rate of precipitation and the morphology of the precipitate. It was expected that precipitation would be favored for high concentrations of solutions. Finally, a set of experiments was carried out to test the efficiency of the method when applied inside porous media. The porous media that was used was natural rock that was cut and formalized in small cylindrical samples. The two soluble salts were applied either separately on the rock samples or after having been mixed for different concentrations and repeatedly with brushing or spraying. It was attempted to obtain qualitative and quantitative information concerning the deposition and growth of calcium silicate within the pores of the rock. After the treatment of the samples with the solutions water absorption test took place. It was found that precipitation of calcium silicate happened within porous material and indeed was favored by high concentrations and repeated applications

Η βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων και της συμπεριφοράς εδαφικών και βραχωδών σχηματισμών επιτυγχάνεται συχνά με τη μέθοδο των ενέσεων. Οι ενέσεις εμποτισμού είναι ο παλαιότερος τύπος ενέσεων που αναπτύχθηκε, είναι, οι συχνότερα χρησιμοποιούμενες, έχουν το ευρύτερο φάσμα εφαρμογών και διακρίνονται σε αιωρήματα και χημικά διαλύματα. Τα πιο γνωστά αιωρήματα και διαλύματα είναι αυτά του τσιμέντου και του πυριτικού νατρίου. Τα αιωρήματα έχουν χαμηλό κόστος και είναι αβλαβή για το περιβάλλον, όμως έχουν περιορισμένο πεδίο εφαρμογής που φθάνει μέχρι τις χονδρόκοκκες άμμους. Αντίθετα, τα διαλύματα μπορούν να εμποτίσουν μέχρι και λεπτόκοκκες άμμους ή και χονδρόκοκκες ιλύες, όμως έχουν σημαντικά υψηλότερο κόστος και, μερικά από αυτά, είναι επιβλαβή για το περιβάλλον και τον άνθρωπο. Για τους λόγους αυτούς γίνεται προσπάθεια να αντικατασταθούν τα χημικά διαλύματα με αβλαβή για το περιβάλλον αιωρήματα που να έχουν το ίδιο πεδίο εφαρμογής. Η προσπάθεια αυτή οδήγησε στην ανάπτυξη των αιωρημάτων λεπτόκοκκων τσιμέντων, με τα πρώτα προϊόντα να εμφανίζονται στις αρχές της δεκαετίας του 1980. Με την πάροδο του χρόνου, αναπτύχθηκε ένας σχετικά μικρός αριθμός λεπτόκοκκων τσιμέντων που διατίθενται στην αγορά και έχουν κόστος εφαρμογής μεταξύ του κόστους των κοινών τσιμέντων και του κόστους των χημικών διαλυμάτων. Κατά την τελευταία δεκαετία, παρατηρείται διεθνώς αυξημένο ενδιαφέρον για τη δημιουργία και την τεκμηρίωση των ιδιοτήτων νέων λεπτόκοκκων υλικών, με χαμηλότερο κόστος, για χρήση σε ενέσεις τύπου αιωρήματος. Για τις ανάγκες της εργαστηριακής διερεύνησης χρησιμοποιήθηκαν τρείς τύποι τσιμέντου. Ένα βιομηχανοποιημένο τσιμέντο, ένα καθαρό τσιμέντο Portland και ένα σύνθετο τσιμέντο Portland. Τα δύο τελευταία τσιμέντα, λειοτριβήθηκαν ώστε να προκύψει μία επιπλέον κοκκομετρική σύνθεση από το κάθε ένα με μέγιστο μεγέθος κόκκων 40μm. Ως εδάφη για την παραγωγή εμποτισμένων δοκιμίων, χρησιμοποιήθηκαν τέσσερις διαφορετικής κοκκομετρικής διαβάθμισης ασβεστολιθικές άμμοι και μια χαλαζιακή άμμος Ottawa, με συντελεστές ομοιομορφίας, Cu, κυμαινόμενο μεταξύ 1.20 και 1.46 και χαρακτηριστικό μέγεθος κόκκων, d10, κυμαινόμενο από περίπου 0.3mm έως περίπου 2.0mm. Η έρευνα που εκτελέστηκε και αποτελεί το αντικείμενο αυτής της διατριβής περιλαμβάνει, αρχικά, την τεκμηρίωση των βασικών ιδιοτήτων των αιωρημάτων των τσιμέντων, με δοκιμές εξίδρωσης και ιξωδομέτρησης και τον εργαστηριακό έλεγχο της ενεσιμότητάς τους με δοκιμές εισπίεσης σε μικρά δοκίμια. Τα αποτελέσματα αυτής της διερεύνησης οδήγησαν στον προσδιορισμό του πεδίου εφαρμογής των αιωρημάτων και στη διαμόρφωση του προγράμματος δοκιμών για το κυρίως αντικείμενο της εργασίας, που σχεδιάστηκε και εκτελέστηκε ώστε να τεκμηριωθεί η δυναμική συμπεριφορά των εδαφών που εμποτίζονται με αιωρήματα λεπτόκοκκων και κοινών τσιμέντων. Για το σκοπό αυτό, έγινε παραγωγή εμποτισμένων δοκιμίων που υποβλήθηκαν σε εργαστηριακό έλεγχο (α) για τη μέτρηση των δυναμικών ιδιοτήτων τους, (β) για την αποτίμηση της επίδρασης σειράς παραμέτρων που σχετίζονται με τα χαρακτηριστικά των αιωρημάτων και των άμμων και τις διαδικασίες εκτέλεσης των δοκιμών και (γ) για την ποσοτικοποίηση της βελτίωσης που προκύπτει από τον εμποτισμό των εδαφών με αιωρήματα λεπτόκοκκων τσιμέντων στις ιδιότητες και τη συμπεριφορά τους. Ο λόγος νερού προς τσιμέντο, Ν/Τ, είναι η πιο σημαντική παράμετρος που καθορίζει τις ιδιότητες και την συμπεριφορά των αιωρημάτων. Αύξηση του λόγου νερού προς τσιμέντο προκαλεί σημαντική βελτίωση των ρεολογικών χαρακτηριστικών, αλλά έχει δυσμενείς επιπτώσεις στο τελικό ποσοστό εξίδρωσης των αιωρημάτων και στην αντοχή των ιζημάτων των αιωρημάτων. Η λειοτρίβηση των τσιμέντων επηρεάζει σημαντικά τις τιμές του τελικού ποσοστού εξίδρωσης. Μείωση του μέγιστου μεγέθους κόκκου, dmax, από τα 100μm στα 40μm προκάλεσε μείωση έως και 50% στο τελικό ποσοστό εξίδρωσης. Αντίθετα, ο τύπος του τσιμέντου έχει μικρή επίδραση στο τελικό ποσοστό εξίδρωσης. Τα αιωρήματα τσιμέντου τύπου I42.5 εμφανίζουν τις υψηλότερες τιμές και τα αιωρήματα τσιμέντου τύπου ΙΙ32.5 τις χαμηλότερες. Ευσταθή αιωρήματα (τελικό ποσοστό εξίδρωσης μικρότερο του 5%) θεωρούνται μόνο τα αιωρήματα τσιμέντου Rheocem 650, με λόγο Ν/Τ ίσο με 1:1 και μόνο τα αιωρήματα των υπόλοιπων λειοτριβημένων τσιμέντων (dmax= 40μm) με λόγο νερού προς τσιμέντο ίσο προς 0.6:1. Ο τύπος του τσιμέντου επηρεάζει τις τιμές του φαινομένου ιξώδους αλλά όχι σε σημαντικό βαθμό. Γενικά, τα αιωρήματα τσιμέντου τύπου I42.5 έχουν τις υψηλότερες και τα αιωρήματα τσιμέντου τύπου ΙΙ32.5 τις μικρότερες τιμές φαινομένου ιξώδους. Οι τιμές του φαινομένου ιξώδους των αιωρημάτων τσιμέντων Ι42.5 και ΙΙ32.5 είναι, σε γενικές γραμμές, υψηλές για εμποτισμό σε λεπτόκοκκα εδάφη. Συγκεκριμένα, για λόγους νερού προς τσιμέντο ίσους προς 1:1, 2:1 και 3:1 οι τιμές του φαινομένου ιξώδους κυμαίνονται από 70 έως 190cP, από 14 έως 32cP και από 6 έως 11cP, αντίστοιχα. Για τα πιο πυκνά αιωρήματα, είχαμε για λόγους Ν/Τ ίσους προς 0.6:1 και 0.8:1, τιμές του φαινομένου ιξώδους που κυμαίνονται από 690cP ως 1160cP και 105cP ως 410cP, αντίστοιχα. Οι τιμές του φαινομένου ιξώδους για το τσιμέντο Rheocem 650, λόγω της ταχύπηκτης φύσης του, μετρήθηκαν για χρόνο μικρότερο των 40min. Οι τιμές που αντιστοιχούν στο αρχικό φαινόμενο ιξώδες του αιωρήματος αυτού, είναι μικρότερες σε σχέση με τις τιμές των αιωρημάτων των υπόλοιπων τσιμέντων. Για λόγους νερού προς τσιμέντο ίσους προς 1:1, 2:1 και 3:1 οι τιμές του αρχικού φαινομένου ιξώδους ήταν 55cP, 12cP και 6cP, αντίστοιχα. Ο εργαστηριακός έλεγχος της συμπεριφοράς σε δυναμική φόρτιση των εμποτισμένων άμμων έγινε με χρήση κατάλληλων δοκιμίων (11.3cm ύψους και 5.0cm διαμέτρου) που παράγονταν χρησιμοποιώντας ειδική διάταξη εμποτισμού μονοδιάστατης ροής. Ο προσδιορισμός των δυναμικών χαρακτηριστικών των εμποτισμένων άμμων διερευνήθηκε με δοκιμές συντονισμού σε στρέψη και κάμψη, σε εικοσιεννέα(29) συνολικά δοκίμια. Από τα πρωτογενή δεδομένα των δοκιμών συντονισμού υπολογίστηκαν το μέτρο διάτμησης, G, το μέτρο ελαστικότητας, E, και ο λόγος απόσβεσης σε στρέψη και κάμψη, Dt και Df, για ευρύ φάσμα τιμών της περιβάλλουσας τάσης και της παραμόρφωσης. Από τα πρωτογενή δεδομένα των δοκιμών ήταν δυνατός ο υπολογισμός και του λόγου Poisson. Για κάθε ιδιότητα που εξετάζεται, γίνεται διερεύνηση της επίδρασης σειράς παραμέτρων που σχετίζονται με τις συνθήκες εκτέλεσης των εργαστηριακών δοκιμών (παραμόρφωση και περιβάλλουσα τάση) και με τα χαρακτηριστικά των συστατικών του εμποτισμένου εδάφους (λόγος νερού προς τσιμέντο, τύπος και κοκκομετρία του τσιμέντου και κοκκομετρία της άμμου). Για λόγους σύγκρισης και αποτίμησης της βελτίωσης που επιφέρει ο εμποτισμός με αιωρήματα τσιμέντου, όμοιες εργαστηριακές δοκιμές εκτελέστηκαν και σε δοκίμια καθαρής άμμου και καθαρού ιζήματος τσιμέντου. Ο λόγος νερού προς τσιμέντο του ενέματος είναι η σημαντικότερη παράμετρος που επηρεάζει τις τιμές του μέτρου διάτμησης, του λόγου απόσβεσης και του δυναμικού μέτρου ελαστικότητας των εμποτισμένων άμμων. Ο τύπος του τσιμέντου, η κοκκομετρία του τσιμέντου και η κοκκομετρία της άμμου δεν αποτελούν ιδιαίτερα σημαντικές παραμέτρους. Η τιμές των δυναμικών ιδιοτήτων των εμποτισμένων άμμων εξαρτώνται τόσο από την τιμή της εφαρμοζόμενης περιβάλλουσας τάσης όσο και από την τιμή της αναπτυσσόμενης παραμόρφωσης κατά την εκτέλεση των εργαστηριακών μετρήσεων. Οι τιμές του μέτρου διάτμησης των εμποτισμένων άμμων, για τιμές της περιβάλλουσας τάσης από 0 έως 400kPa, κυμαίνονται από 1200MPa έως 4100MPa για εύρος τιμών της διατμητικής παραμόρφωσης περίπου από 5∙10-5 % έως 2∙10-2 %. Οι τιμές του μέτρου ελαστικότητας των εμποτισμένων άμμων, για τιμές της περιβάλλουσας τάσης από 0 έως 400kPa, κυμαίνονται από 2600 έως 11500MPa για εύρος τιμών της ορθής παραμόρφωσης από περίπου 10-5 % έως 8∙10-3 %. Ο λόγος Poisson των εμποτισμένων άμμων κυμαίνεται γενικά από 0.22 έως 0.44, είναι άμεση συνάρτηση του λόγου νερού προς τσιμέντο και φαίνεται επίσης να επηρεάζεται από την κοκκομετρία της άμμου και λιγότερο από τον τύπο του τσιμέντου. Το τσιμέντο Rheocem 650 έδωσε μεγαλύτερες τιμές του λόγου Poisson σε σχέση με τα υπόλοιπα τσιμέντα, κατά 10% έως 20%. Για τα εμποτισμένα δοκίμια με ασταθή αιωρήματα τσιμέντου Rheocem 650, η μείωση του λόγου Ν/Τ κατά 33% (από 3:1 σε 2:1) προκάλεσε μέτρια αύξηση των τιμών του μέτρου διάτμησης και μέτρου ελαστικότητας των εμποτισμένων άμμων (κατά 20% έως 30% για την ασβεστολιθική άμμο και 40% για τη χαλαζιακή άμμο Ottawa). Για τους αντίστοιχους εμποτισμούς με ασταθή αιωρήματα τσιμέντων Ι42.5 και ΙΙ32.5, η μείωση του λόγου Ν/Τ κατά 33% (από 2:1 σε 1:1) προκάλεσε αύξηση των τιμών του μέτρου διάτμησης και μέτρου ελαστικότητας των εμποτισμένων άμμων (κατά 40% έως 50%). Ομοίως, για τα εμποτισμένα δοκίμια με ευσταθή αιωρήματα τσιμέντου Rheocem 650, μείωση του λόγου Ν/Τ κατά 33% (από 2:1 σε 1:1) επέφερε σημαντική αύξηση του μέτρου διάτμησης και μέτρου ελαστικότητας (κατά 45% έως 60% για την ασβεστολιθική άμμο και 50% για τη χαλαζιακή άμμο Ottawa). Για τους αντίστοιχους εμποτισμούς με ευσταθή αιωρήματα τσιμέντων Ι42.5 και ΙΙ32.5, η μείωση του λόγου Ν/Τ κατά 40% (από 1:1 σε 0.6:1) προκάλεσε μικρή αύξηση του μέτρου διάτμησης (κατά 20%). Ο λόγος απόσβεσης σε στρέψη των εμποτισμένων άμμων κυμαίνεται από 0.3% έως 3% για τιμές διατμητικής παραμόρφωσης από περίπου 5∙10-5 % έως 8∙10-2 % και για τιμές περιβάλλουσας τάσης από 0 έως 400kPa. Για αύξηση της διατμητικής παραμόρφωσης από 10-4 σε 10-3 %, αυξάνεται από 120% έως 200% ,ενώ για αύξηση της διατμητικής παραμόρφωσης από 10-3 σε 10-2%, αυξάνεται από 50% έως 80%. Η αύξηση της τιμής της περιβάλλουσας τάσης από 0kPa έως 400kPa, προκαλεί, γενικά, μείωση της τιμής του λόγου απόσβεσης των εμποτισμένων άμμων κατά 5% έως 50% (10% κατά μέσο όρο). Ο λόγος απόσβεσης σε κάμψη των εμποτισμένων άμμων κυμαίνεται από 0.2% έως 3.2% για τιμές ορθής παραμόρφωσης από περίπου 2∙10-5 % έως 1∙10-2 % και για τιμές περιβάλλουσας τάσης από 0 έως 400kPa. Για αύξηση της διατμητικής παραμόρφωσης από 5•10-5 σε 5•10-4 %, αυξάνεται από 110% έως 180% ,ενώ για αύξηση της ορθής παραμόρφωσης από 5•10-4 σε 5•10-3 %, αυξάνεται από 40% έως 70%. Η αύξηση της τιμής της περιβάλλουσας τάσης από 0kPa έως 400kPa, προκαλεί, γενικά, μείωση της τιμής του λόγου απόσβεσης των εμποτισμένων άμμων κατά 5% έως 40% (10% κατά μέσο όρο). Για τα εμποτισμένα δοκίμια με ασταθή αιωρήματα τσιμέντου Rheocem 650, η μείωση του λόγου Ν/Τ από 3:1 σε 2:1 προκαλεί αύξηση της τιμής του λόγου απόσβεσης σε στρέψη και κάμψη, από 20% έως και 60%. Ισόποση μείωση του λόγου Ν/Τ από 2:1 σε 1:1 προκαλεί αύξηση έως και κατά 40%. Μοναδική εξαίρεση ήταν η άμμος #30 - #50 όπου η μείωση του λόγου Ν/Τ από 3:1 σε 2:1, προκάλεσε μείωση της τιμής του λόγου απόσβεσης σε στρέψη έως και 80% και του λόγου απόσβεσης σε κάμψη έως και 20%. Για τους αντίστοιχους εμποτισμούς με ασταθή αιωρήματα τσιμέντων Ι42.5 και ΙΙ32.5, η μείωση του λόγου Ν/Τ από 1:1 σε 0.8:1 προκαλεί αύξηση της τιμής του λόγου απόσβεσης σε στρέψη και κάμψη, από 20% έως και 50%. Ομοίως, για τα εμποτισμένα δοκίμια με ευσταθή αιωρήματα τσιμέντου Rheocem 650, η μείωση του λόγου Ν/Τ από 2:1 σε 1.25:1, προκάλεσε αύξηση της τιμής του λόγου απόσβεσης σε στρέψη και κάμψη έως και 20%. Για τους αντίστοιχους εμποτισμούς με ευσταθή αιωρήματα τσιμέντων Ι42.5 και ΙΙ32.5, η μείωση της τιμής του λόγου Ν/Τ από 0.8:1 σε 0.6:1 προκαλεί μείωση της τιμής του λόγου απόσβεσης σε στρέψη και κάμψη, έως και κατά 40%. Ο εμποτισμός των άμμων με αιωρήματα τσιμέντου προκαλεί σημαντική βελτίωση των τιμών του μέτρου διάτμησης, του μέτρου ελαστικότητας, του λόγου απόσβεσης σε στρέψη και κάμψη και του λόγου Poisson των καθαρών άμμων. Η σημαντικότερη παράμετρος που επηρεάζει τις τιμές των δυναμικών ιδιοτήτων των εμποτισμένων άμμων είναι ο λόγος νερού προς τσιμέντο και το τελικό ποσοστό εξίδρωσης του ενέματος, ενώ ο τύπος του τσιμέντου, η κοκκομετρία του τσιμέντου και η κοκκομετρία της άμμου δεν αποτελούν ιδιαίτερα σημαντικές παραμέτρους. Η βελτίωση του μέτρου διάτμησης, G, των εμποτισμένων άμμων, είναι όμοια με τη βελτίωση του μέτρου ελαστικότητας τους, Ε. Εμποτισμοί με ευσταθή αιωρήματα βελτίωσαν το μέτρο διάτμησης των ασβεστολιθικών άμμων κατά 28 έως 10 φορές κατά μέσο όρο, για μεταβολή της πλευρικής τάσης από 50 έως 400kPa. Οι αντίστοιχοι εμποτισμοί με ασταθή αιωρήματα βελτίωσαν το μέτρο διάτμησης κατά 15 έως 6 φορές κατά μέσο όρο, για την ίδια μεταβολή της πλευρικής τάσης. Εμποτισμοί με ευσταθή αιωρήματα βελτίωσαν το μέτρο ελαστικότητας των ασβεστολιθικών άμμων κατά 31 έως 11 φορές, για μεταβολή της πλευρικής τάσης από 50 έως 400kPa. Οι αντίστοιχοι εμποτισμοί με ασταθή αιωρήματα βελτίωσαν το μέτρο διάτμησης κατά 14 έως 6 φορές κατά μέσο όρο, για την ίδια μεταβολή της πλευρικής τάσης. Ο λόγος βελτίωσης του λόγου Poisson των εμποτισμένων άμμων κυμαίνεται από 1.0 έως 1.8. Για τα ευσταθή (ή κοντά στην ευστάθεια) αιωρήματα, η βελτίωση κυμάνθηκε μεταξύ 1.6 και 1.8 (1.7 κατά μέσο όρο). Για τα ασταθή αιωρήματα, η βελτίωση κυμάνθηκε μεταξύ 1.0 και 1.2 (1.1 κατά μέσο όρο). Ο λόγος ταχυτήτων και είναι ένας δείκτης αξιολόγησης της μακροσκοπικής συμπεριφοράς των εμποτισμένων εδαφών, αφού μπορεί να δώσει χρήσιμες πληροφορίες για παραμέτρους, όπως το πορώδες και η πυκνότητα των εμποτισμένων εδαφών. Για λόγους Ν/Τ μικρότερους του 1:1 (ευσταθή αιωρήματα), ο λόγος VP/VS είναι αρκετά υψηλός (>2.0), το οποίο ενδεχομένως να οφείλεται στην υψηλή συγκέντρωση τσιμέντου, το χαμηλό πορώδες και την υψηλή πυκνότητα των δοκιμίων, ενώ για λόγους Ν/Τ μεγαλύτερους του 2:1 (ασταθή αιωρήματα), ο λόγος ταχυτήτων είναι κατά μέσο όρο ίσος με 1.7. Η τιμή αυτή θα μπορούσε να προσομοιώσει τη δυναμική συμπεριφορά ενός ψαμμίτη. Εμποτισμοί με ευσταθή αιωρήματα βελτίωσαν το λόγο απόσβεσης των ασβεστολι-θικών άμμων κατά 1.65 έως 1.57 φορές, για μεταβολή της πλευρικής τάσης από 50 έως 400kPa. Οι αντίστοιχοι εμποτισμοί με ασταθή αιωρήματα βελτίωσαν το μέτρο διάτμησης κατά 1.3 φορές κατά μέσο όρο και κατά 1.35 φορές κατά μέσο όρο, για την ίδια μεταβολή της πλευρικής τάσης. Παρατηρείται συνεπώς ότι η περιβάλλουσα τάση δεν επηρεάζει ουσιαστικά τη βελτίωση του λόγου απόσβεσης. Η βελτίωση του λόγου απόσβεσης σε στρέψη, Dt, των εμποτισμένων άμμων, είναι όμοια με τη βελτίωση του λόγου απόσβεσης σε κάμψη, Df. Το τσιμέντο Rheocem 650 έδωσε μεγαλύτερη βελτίωση του λόγου απόσβεσης σε στρέψη (έως και 40%) και περίπου ίδια βελτίωση (κατά μέσο όρο) του λόγου απόσβεσης σε κάμψη των εμποτισμένων άμμων σε σχέση με τα τσιμέντα Ι42.5 και ΙΙ32.5. Για τα ευσταθή αιωρήματα με τσιμέντο Rheocem 650, ο λόγος απόσβεσης σε στρέψη των καθαρών άμμων, βελτιώθηκε έως και 7.3 φορές. Για τα ασταθή αιωρήματα του ίδιου τσιμέντου, ο λόγος απόσβεσης σε στρέψη, βελτιώθηκε έως και 5.8 φορές. Για τα ευσταθή αιωρήματα με τα τσιμέντα I42.5 και ΙΙ32.5, ο λόγος απόσβεσης σε στρέψη των καθαρών άμμων, βελτιώθηκε έως και 4.2 φορές. Για τα ασταθή αιωρήματα του ίδιου τσιμέντου, ο λόγος απόσβεσης σε στρέψη, βελτιώθηκε έως και 3.0 φορές. Για τα ευσταθή αιωρήματα με τσιμέντο Rheocem 650, ο λόγος απόσβεσης σε κάμψη των καθαρών άμμων, βελτιώθηκε έως και 5.1 φορές. Για τα ασταθή αιωρήματα του ίδιου τσιμέντου, ο λόγος απόσβεσης σε στρέψη, βελτιώθηκε έως και 3.9 φορές. Για τα ευσταθή αιωρήματα με τα τσιμέντα I42.5 και ΙΙ32.5, ο λόγος απόσβεσης σε κάμψη των καθαρών άμμων, βελτιώθηκε έως και 6.5 φορές. Για τα ασταθή αιωρήματα του ίδιου τσιμέντου, ο λόγος απόσβεσης σε στρέψη, βελτιώθηκε έως και 5.2 φορές. Τόσο για τα πυκνά αιωρήματα, όσο και για τα αραιά, ο λόγος DF/DΤ είναι κατά μέσο όρο ίσος με 1.2. / -

The Garpenberg mine, owned by the Boliden Mining group, has established a trial area at Dammsjön orebody in order to examine the possibility of increasing the productivity of the mine. The mine uses the rill mining method with a current rill height of 15 m. In order to increase the productivity, the mine is examining the possibility of increasing the height of the rill. The trial area is located at 882 m depth surrounded by dolomite on the hangingwall and quartzitic rock on the footwall side. Rock support arches have been installed, in addition to the regular support pattern, to test their effectiveness on stabilizing the ground around the drifts. The arches have been installed in every 6 m and every 3 m in different parts of the test area. Rock samples from the trial area were brought to the university laboratory for testing. The data gathered from the laboratory tests along with the data from the monitoring of the trial area were used to develop a calibrated numerical model. A three-dimensional (3-D) model was therefore created, by using the FLAC3D numerical code. After the calibration of the model a parametric study was conducted for different rill heights and different arch spacing to investigate the performance of the arches. Specifically, the case of no arch installation along with the cases of an installed arch every 6 m and 3 m were tested, for the rill heights of 15 m, 20 m, 25 m and 30 m. The study concluded that the arches assisted in reducing the ground convergence in the production drift. The results also showed that the total height of the rill bench yields regardless of its height. After the yielding, the rockmass can no longer support itself and caves under its own weight. The larger the rill height, the larger the volume of loose rock that has to be supported and thus, higher the convergence. Furthermore, it was also observed that, significant amount of convergence in the production drift occurred during the drifting of the top drive and less during the stoping of the rill bench. This indicates that, the timely installation of the arches is an important criterion for their performance.