1 |
Problems of fluid flow in a deformable reservoirDiyashev, Ildar 12 April 2006 (has links)
This research is focused on development and enhancement of the model of fluid flow
in a formation with stress-dependent permeability. Several typical axi-symmetrical problems
of fluid flow in a multi-layered reservoir with account for wellbore storage and skin have
been solved numerically. The permeability was assumed to be a function of the vertical
deformation of the reservoir. This deformation is the result of changing stress-strain state in
the elastic system, comprised of the reservoir itself and the surrounding rock mass. The
change in the stress-strain state of the system is induced by pressure change in the layers of
the reservoir.
Numerical results qualitatively agree with observed field behavior. Such behavior
includes (1) deviation of an inflow performance curve from the straight-line relationship at
pressures above bubble-point pressure, (2) time- and rate-dependence of well-testing
derivative, (3) asymmetry of processes of production and of injection, and (4) inconsistent
results between drawdown and buildup, or injection and falloff tests.
Based on the results, a procedure to estimate the parameters of the suggested
permeability model is proposed.
|
2 |
Coupling of Stress Dependent Relative Permeability and Reservoir SimulationOjagbohunmi, Samuel A. Unknown Date
No description available.
|
3 |
Stress Dependent Behaviour of InGaAsP Semiconductor Diode LasersAdams, Charles 08 1900 (has links)
The effects of tension and compression applied to unbonded InGaAsP
semiconductor diode lasers have been studied. A theoretical calculation of the stress
distribution within the laser and an analysis of the effect of strain on optical gain in
semiconductors is presented. The observed dependence of threshold, wavelength,
and polarization of the laser output on the applied stress is explained in terms of the
strain dependence of the valence-band wavefunctions.
The polarization behaviour is found to be related to thermal stress
and the structure of the device. A technique has been developed to measure the
thermal stress induced by current heating at the 105 dynes/cm2 level.
The effect of stress on the below threshold behaviour of the lasers was
investigated. The results are consistent with the strain dependence of the TE and
TM mode gains. / Thesis / Master of Engineering (ME)
|
4 |
Inverted base pavement structuresCortes Avellaneda, Douglas D. 15 November 2010 (has links)
An inverted base pavement is a new pavement structure that consists of an unbound aggregate base between a stiff cement-treated foundation layer and a thin asphalt cover. Unlike conventional pavements which rely on upper stiff layers to bear and spread traffic loads, the unbound aggregate inter-layer in an inverted base pavement plays a major role in the mechanical response of the pavement structure. Traditional empirical pavement design methods rely on rules developed through long-term experience with conventional flexible or rigid pavement structures. The boundaries imposed on the unbound aggregate base in an inverted pavement structure change radically from those in conventional pavements. Therefore, current empirically derived design methods are unsuitable for the analysis of inverted base pavements. The present work documents a comprehensive experimental study on a full-scale inverted pavement test section built near LaGrange, Georgia. A detailed description of the mechanical behavior of the test section before, during and after construction provides critically needed understanding of the internal behavior and macro-scale performance of this pavement structure. Given the critical role of the unbound aggregate base and its proximity to the surface, a new field test was developed to characterize the stress-dependent stiffness of the as-built layer. A complementary numerical study that incorporates state-of-the-art concepts in constitutive modeling of unbound aggregates is used to analyze experimental results and to develop preliminary guidelines for inverted base pavement design. Simulation results show that an inverted pavement can deliver superior rutting resistance compared to a conventional flexible pavement structure with the same fatigue life. Furthermore, results show that an inverted base pavement structure can exceed the structural capacity of conventional flexible pavement designs for three typical road types both in rutting and fatigue while saving up to 40% of the initial construction costs.
|
5 |
A Viscoelastic-Viscoplastic Analysis of Fiber Reinforced Polymer Composites Undergoing Mechanical Loading and Temperature ChangesJeon, Jaehyeuk 16 December 2013 (has links)
This study presents a combined viscoelastic (VE)-viscoplastic (VP) analysis for Fiber Reinforced Polymer (FRP) composites subject to simultaneous mechanical load and conduction of heat. The studied FRP composites consist of unidirectional fibers, which are considered as linearly elastic with regards to their mechanical response, and isotropic polymeric matrix, which shows viscoelastic-viscoplastic response under various stresses and temperatures. Due to the viscoelastic and viscoplastic behavior of the polymeric matrix, the overall FRP composites exhibit a combined time-dependent and inelastic behavior. A simplified micromechanical model, consisting of a unit-cell with four fiber and matrix subcells, is formulated to homogenize the overall heat conduction and viscoelastic-viscoplastic responses of the FRP composites. The micromechanical model is compatible with a displacement based finite element (FE) and is implemented at the Gaussian integration points within the continuum finite elements, which is useful for analyzing the overall time-dependent response of FRP composite structures under various boundary conditions. The Schapery nonlinear integral model combined with the Perzyna viscoplastic model is used to describe the viscoelastic-viscoplastic response of the polymer constituents. An integrated time integration algorithm is formulated at the micromechanics level in order to solve the nonlinear viscoelastic-viscoplastic constitutive model at the matrix subcells and obtain the overall nonlinear response of the FRP. The viscoelastic-viscoplastic micromechanical model is validated usingexperimental data on off-axis glass/epoxy FRP composites available in literature. The overall response of the FRP composites determined from the simplified micromechanical model is also compared with the ones generated from microstructures of FRP with various fiber arrangements dispersed in homogeneous polymer matrix. The microstructural models of the FRP with detailed fiber arrangements are generated using FE. The effects of thermal stresses, due to the mismatches in the coefficient of thermal expansions of the fibers and polymeric matrix, and stress concentrations/discontinuities near the fiber and matrix interfaces on the overall thermo-mechanical deformation of FRP composites are studied using the two micromechanical models discussed above. Finally, an example of structural analysis is performed on a polymeric smart sandwich composite beam, having FRP skins and polymeric foam core with piezoelectric sensors integrated to the FRP skins, undergoing three point bending at an elevated temperature. The creep displacement is compared to experimental data available in literature.
|
6 |
Thermo-Poroelastic Modeling of Reservoir Stimulation and Microseismicity Using Finite Element Method with Damage MechanicsLee, Sang Hoon 2011 December 1900 (has links)
Stress and permeability variations around a wellbore and in the reservoir are of much interest in petroleum and geothermal reservoir development. Water injection causes significant changes in pore pressure, temperature, and stress in hot reservoirs, changing rock permeability. In this work, two- and three-dimensional finite element methods were developed to simulate coupled reservoirs with damage mechanics and stress-dependent permeability. The model considers the influence of fluid flow, temperature, and solute transport in rock deformation and models nonlinear behavior with continuum damage mechanics and stress-dependent permeability.
Numerical modeling was applied to analyze wellbore stability in swelling shale with two- and three-dimensional damage/fracture propagation around a wellbore and injection-induced microseismic events. The finite element method (FEM) was used to solve the displacement, pore pressure, temperature, and solute concentration problems.
Solute mass transport between drilling fluid and shale formation was considered to study salinity effects. Results show that shear and tensile failure can occur around a wellbore in certain drilling conditions where the mud pressure lies between the reservoir pore pressure and fracture gradient.
The fully coupled thermo-poro-mechanical FEM simulation was used to model damage/fracture propagation and microseismic events caused by fluid injection. These studies considered wellbore geometry in small-scale modeling and point-source injection, assuming singularity fluid flux for large-scale simulation. Damage mechanics was applied to capture the effects of crack initiation, microvoid growth, and fracture propagation. The induced microseismic events were modeled in heterogeneous geological media, assuming the Weibull distribution functions for modulus and permeability.
The results of this study indicate that fluid injection causes the effective stress to relax in the damage phase and to concentrate at the interface between the damage phase and the intact rock. Furthermore, induced-stress and far-field stress influence damage propagation. Cold water injection causes the tensile stress and affects the initial fracture and fracture propagation, but fracture initiation pressure and far-field stress are critical to create a damage/fracture plane, which is normal to the minimum far-field stress direction following well stimulation. Microseismic events propagate at both well scale and reservoir-scale simulation; the cloud shape of a microseismic event is affected by permeability anisotropy and far-field stress, and deviatoric horizontal far-field stress especially contributes to the localization of the microseismic cloud.
|
7 |
Parallel simulation of coupled flow and geomechanics in porous mediaWang, Bin, 1984- 16 January 2015 (has links)
In this research we consider developing a reservoir simulator capable of simulating complex coupled poromechanical processes on massively parallel computers. A variety of problems arising from petroleum and environmental engineering inherently necessitate the understanding of interactions between fluid flow and solid mechanics. Examples in petroleum engineering include reservoir compaction, wellbore collapse, sand production, and hydraulic fracturing. In environmental engineering, surface subsidence, carbon sequestration, and waste disposal are also coupled poromechanical processes. These economically and environmentally important problems motivate the active pursuit of robust, efficient, and accurate simulation tools for coupled poromechanical problems. Three coupling approaches are currently employed in the reservoir simulation community to solve the poromechanics system, namely, the fully implicit coupling (FIM), the explicit coupling, and the iterative coupling. The choice of the coupling scheme significantly affects the efficiency of the simulator and the accuracy of the solution. We adopt the fixed-stress iterative coupling scheme to solve the coupled system due to its advantages over the other two. Unlike the explicit coupling, the fixed-stress split has been theoretically proven to converge to the FIM for linear poroelasticity model. In addition, it is more efficient and easier to implement than the FIM. Our computational results indicate that this approach is also valid for multiphase flow. We discretize the quasi-static linear elasticity model for geomechanics in space using the continuous Galerkin (CG) finite element method (FEM) on general hexahedral grids. Fluid flow models are discretized by locally mass conservative schemes, specifically, the mixed finite element method (MFE) for the equation of state compositional flow on Cartesian grids and the multipoint flux mixed finite element method (MFMFE) for the single phase and two-phase flows on general hexahedral grids. While both the MFE and the MFMFE generate cell-centered stencils for pressure, the MFMFE has advantages in handling full tensor permeabilities and general geometry and boundary conditions. The MFMFE also obtains accurate fluxes at cell interfaces. These characteristics enable the simulation of more practical problems. For many reservoir simulation applications, for instance, the carbon sequestration simulation, we need to account for thermal effects on the compositional flow phase behavior and the solid structure stress evolution. We explicitly couple the poromechanics equations to a simplified energy conservation equation. A time-split scheme is used to solve heat convection and conduction successively. For the convection equation, a higher order Godunov method is employed to capture the sharp temperature front; for the conduction equation, the MFE is utilized. Simulations of coupled poromechanical or thermoporomechanical processes in field scales with high resolution usually require parallel computing capabilities. The flow models, the geomechanics model, and the thermodynamics model are modularized in the Integrated Parallel Accurate Reservoir Simulator (IPARS) which has been developed at the Center for Subsurface Modeling at the University of Texas at Austin. The IPARS framework handles structured (logically rectangular) grids and was originally designed for element-based data communication, such as the pressure data in the flow models. To parallelize the node-based geomechanics model, we enhance the capabilities of the IPARS framework for node-based data communication. Because the geomechanics linear system is more costly to solve than those of flow and thermodynamics models, the performance of linear solvers for the geomechanics model largely dictates the speed and scalability of the coupled simulator. We use the generalized minimal residual (GMRES) solver with the BoomerAMG preconditioner from the hypre library and the geometric multigrid (GMG) solver from the UG4 software toolbox to solve the geomechanics linear system. Additionally, the multilevel k-way mesh partitioning algorithm from METIS is used to generate high quality mesh partitioning to improve solver performance. Numerical examples of coupled poromechanics and thermoporomechanics simulations are presented to show the capabilities of the coupled simulator in solving practical problems accurately and efficiently. These examples include a real carbon sequestration field case with stress-dependent permeability, a synthetic thermoporoelastic reservoir simulation, poroelasticity simulations on highly distorted hexahedral grids, and parallel scalability tests on a massively parallel computer. / text
|
8 |
Untersuchungen zum spannungsabhängigen Materialverhalten von Asphalt / Investigation of the stress-dependent material behavior of asphaltZeissler, Alexander 18 June 2015 (has links) (PDF)
Mit dem Einzug numerischer Verfahren zur Dimensionierung von Verkehrskonstruktionen, im Speziellen für Asphaltbefestigung, werden charakteristische Materialkenngrößen benötigt. Des Weiteren wird mit der fortschreitenden Entwicklung von FEM-Programmen, die in Zusammenhang mit Strukturanalysen und Simulationsrechnungen ihren Einsatz finden, die Kenntnis detaillierter Materialkennwerte essentiell. Dass Asphalte mit ihrem charakteristischen Materialverhalten eine Temperatur- und Frequenzabhängigkeit aufweisen, ist anerkannter Stand von Wissenschaft und Technik. In Bezug auf weitere Einflussgrößen existieren nur sehr begrenzte Erkenntnisse. Im Besonderen gilt dies für Abhängigkeiten der Materialkenngrößen von aus der äußeren Beanspruchung resultierenden Spannungszuständen in der Asphaltbefestigung.
Ein wesentliches Ziel der Arbeit war die Untersuchung von möglichen Spannungsabhängigkeiten der charakteristischen Materialkenngrößen von Asphalt. In diesem Zusammenhang wurden auch Fragestellungen zu anisotropen Effekten im Materialverhalten aufgegriffen. Die Untersuchungen erfolgten an zwei ausgewählten Asphaltdeckschichtmaterialien, die sich in ihrer Zusammensetzung und granularen Struktur grundlegend voneinander unterscheiden. Zum einen wurden ein Splittmastixasphalt (SMA11S mit PmB 25/55-55A) und zum anderen ein offenporiger Asphalt (PA8 mit PmB 40/100-65A) in das Versuchsprogramm aufgenommen. Die Ansprache des Materialverhaltens erfolgte versuchstechnisch mittels uniaxialer und triaxialer Versuche.
Im Ergebnis der Untersuchungen zur Anisotropie von Asphaltmaterialien konnte festgestellt werden, dass die in der Regel gerichtete Verdichtung von Asphalt anisotrope Materialeigenschaften nach sich zieht, unabhängig von der Kornform der verwendeten Gesteinskörnungen und der Ausprägung der Mörtelphase.
Des Weiteren war ein wesentliches Ergebnis, dass Asphaltmaterialien in weiten Bereichen der Gebrauchstemperatur ein ausgeprägtes spannungsabhängiges Materialverhalten aufweisen. Erst bei sehr tiefen Temperaturen nähert sich das Materialverhalten von Asphalt einem linear elastischen Festkörperverhalten an.
Die granulare Struktur des Asphaltmaterials sowie die Ausprägung der Mörtelphase und der damit verbundenen Bindemittelfilmdicken haben maßgebenden Einfluss auf die Art und Größe der charakteristischen Materialeigenschaften sowie auf die Auswirkungen der jeweiligen Spannungsabhängigkeiten.
Als Schlussfolgerung bzw. Ausblick der im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Untersuchungen bleibt festzuhalten, dass für die Erweiterung der Kenntnisse des grundlegenden Materialverhaltens von Asphalt weiterführende Untersuchungen speziell in Bezug auf die Eigenschaften der Einzelbestandteile sowie deren Wechselwirkungen innerhalb der Asphaltstruktur essentiell sind. / Characteristic material parameters especially for asphalt pavements are required due to the introduction of numerical pavement design methods. Furthermore, the continuous development of FEM programs, which are used for structural analysis and simulation calculations, also requires the knowledge of detailed material properties. It is state of the art that asphalt shows a significant temperature and frequency dependent behavior. The knowledge regarding additional impact parameters is very limited. This is especially valid for the stress dependency of the material parameters resulting from the stress state within the asphalt pavement based on the external loads.
The main aim of this work was the investigation of the possible stress dependencies of the characteristic material parameters of asphalt. In this context, questions related to the anisotropic effects of the material behavior have also been taken up. Two asphalt surface layer materials, which have significant differences in the material composition and the granular structure were investigated in this context. On the one hand a stone mastic asphalt (SMA11S with PmB 25/55-55A) and on the other hand a porous asphalt (PA8 with PmB 40/100-65A) were included in the testing scheme. Uniaxial and triaxial tests were selected to determine the material behavior at the laboratory.
Within the determination of the anisotropic material behavior of asphalt, it could be proven that the usually vertical compaction direction during the compaction process effects anisotropic material properties. This behavior can be determined independent from the particle shape, the used aggregate material and the specification of the asphalt mastic.
Another essential result is, that asphalt materials show a significant stress dependent material behavior in a wide range of the performance temperature. Only on very low temperatures the material behavior of asphalt can be assumed to be linear elastic.
The granular structure of asphalt material as well as the specification of the asphalt mastic and the thickness of the binder between the particles have a significant influence on the type and size of the characteristic material properties and the effect of stress dependency.
Finally, it can be concluded, that it is essential to investigate the material behavior of each ingredient and their interaction within the asphalt structure to expand the knowledge regarding the fundamental material behavior of asphalt.
|
9 |
Untersuchungen zum spannungsabhängigen Materialverhalten von AsphaltZeissler, Alexander 07 January 2015 (has links)
Mit dem Einzug numerischer Verfahren zur Dimensionierung von Verkehrskonstruktionen, im Speziellen für Asphaltbefestigung, werden charakteristische Materialkenngrößen benötigt. Des Weiteren wird mit der fortschreitenden Entwicklung von FEM-Programmen, die in Zusammenhang mit Strukturanalysen und Simulationsrechnungen ihren Einsatz finden, die Kenntnis detaillierter Materialkennwerte essentiell. Dass Asphalte mit ihrem charakteristischen Materialverhalten eine Temperatur- und Frequenzabhängigkeit aufweisen, ist anerkannter Stand von Wissenschaft und Technik. In Bezug auf weitere Einflussgrößen existieren nur sehr begrenzte Erkenntnisse. Im Besonderen gilt dies für Abhängigkeiten der Materialkenngrößen von aus der äußeren Beanspruchung resultierenden Spannungszuständen in der Asphaltbefestigung.
Ein wesentliches Ziel der Arbeit war die Untersuchung von möglichen Spannungsabhängigkeiten der charakteristischen Materialkenngrößen von Asphalt. In diesem Zusammenhang wurden auch Fragestellungen zu anisotropen Effekten im Materialverhalten aufgegriffen. Die Untersuchungen erfolgten an zwei ausgewählten Asphaltdeckschichtmaterialien, die sich in ihrer Zusammensetzung und granularen Struktur grundlegend voneinander unterscheiden. Zum einen wurden ein Splittmastixasphalt (SMA11S mit PmB 25/55-55A) und zum anderen ein offenporiger Asphalt (PA8 mit PmB 40/100-65A) in das Versuchsprogramm aufgenommen. Die Ansprache des Materialverhaltens erfolgte versuchstechnisch mittels uniaxialer und triaxialer Versuche.
Im Ergebnis der Untersuchungen zur Anisotropie von Asphaltmaterialien konnte festgestellt werden, dass die in der Regel gerichtete Verdichtung von Asphalt anisotrope Materialeigenschaften nach sich zieht, unabhängig von der Kornform der verwendeten Gesteinskörnungen und der Ausprägung der Mörtelphase.
Des Weiteren war ein wesentliches Ergebnis, dass Asphaltmaterialien in weiten Bereichen der Gebrauchstemperatur ein ausgeprägtes spannungsabhängiges Materialverhalten aufweisen. Erst bei sehr tiefen Temperaturen nähert sich das Materialverhalten von Asphalt einem linear elastischen Festkörperverhalten an.
Die granulare Struktur des Asphaltmaterials sowie die Ausprägung der Mörtelphase und der damit verbundenen Bindemittelfilmdicken haben maßgebenden Einfluss auf die Art und Größe der charakteristischen Materialeigenschaften sowie auf die Auswirkungen der jeweiligen Spannungsabhängigkeiten.
Als Schlussfolgerung bzw. Ausblick der im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Untersuchungen bleibt festzuhalten, dass für die Erweiterung der Kenntnisse des grundlegenden Materialverhaltens von Asphalt weiterführende Untersuchungen speziell in Bezug auf die Eigenschaften der Einzelbestandteile sowie deren Wechselwirkungen innerhalb der Asphaltstruktur essentiell sind. / Characteristic material parameters especially for asphalt pavements are required due to the introduction of numerical pavement design methods. Furthermore, the continuous development of FEM programs, which are used for structural analysis and simulation calculations, also requires the knowledge of detailed material properties. It is state of the art that asphalt shows a significant temperature and frequency dependent behavior. The knowledge regarding additional impact parameters is very limited. This is especially valid for the stress dependency of the material parameters resulting from the stress state within the asphalt pavement based on the external loads.
The main aim of this work was the investigation of the possible stress dependencies of the characteristic material parameters of asphalt. In this context, questions related to the anisotropic effects of the material behavior have also been taken up. Two asphalt surface layer materials, which have significant differences in the material composition and the granular structure were investigated in this context. On the one hand a stone mastic asphalt (SMA11S with PmB 25/55-55A) and on the other hand a porous asphalt (PA8 with PmB 40/100-65A) were included in the testing scheme. Uniaxial and triaxial tests were selected to determine the material behavior at the laboratory.
Within the determination of the anisotropic material behavior of asphalt, it could be proven that the usually vertical compaction direction during the compaction process effects anisotropic material properties. This behavior can be determined independent from the particle shape, the used aggregate material and the specification of the asphalt mastic.
Another essential result is, that asphalt materials show a significant stress dependent material behavior in a wide range of the performance temperature. Only on very low temperatures the material behavior of asphalt can be assumed to be linear elastic.
The granular structure of asphalt material as well as the specification of the asphalt mastic and the thickness of the binder between the particles have a significant influence on the type and size of the characteristic material properties and the effect of stress dependency.
Finally, it can be concluded, that it is essential to investigate the material behavior of each ingredient and their interaction within the asphalt structure to expand the knowledge regarding the fundamental material behavior of asphalt.
|
10 |
Mechanisches Verformungsverhalten von Tragschichten ohne Bindemittel unter besonderer Berücksichtigung des Temperatureinflusses / Mechanical deformation behavior of a base course material with particular effect of temperature. Experimental analysis using the example of a gravel base coursePatzak, Joerg 26 January 2016 (has links) (PDF)
Im Straßenbau sind Tragschichten ohne Bindemittel (ToB) die konstruktive Grundlage des frostsicheren Oberbaus unabhängig von der Bauweise oder der Belastungsklasse. Das mechanische Verformungsverhalten von ToB ist sowohl durch elastische als auch durch plastische Verzerrungen geprägt, wobei die Größe der jeweiligen Dehnungen/Stauchungen u. a. von der Art und Größe der Beanspruchung abhängt. Erschwerend kommt der Einfluss unterschiedlichster, derartige Gemische beeinflussender Randbedingungen hinzu. Verwiesen sei z. B. auf die Materialdichte, den Wassergehalt, Korngrößenverteilungen oder die Kornform.
Die thermische Beanspruchung ungebundener Gesteinskorngemische (ofentrockener Zustand) innerhalb des Gebrauchstemperaturbereiches ist für das elastische Materialverhalten als unbedeutende Einflussgröße einzustufen. Dies gilt nicht mehr wenn Wasser im Material vorhanden ist und Temperaturänderungen vom positiven in den negativen °C-Temperaturbereich (oder entgegengesetzt) vorliegen. Die klimatischen Randbedingungen in Deutschland bedingen jedoch sowohl positive als auch negative °C-Temperaturen in den ToB, welche sehr häufig wechseln können. Deshalb ist ein Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit die Untersuchung des elastischen Verformungsverhaltens von Gesteinskorngemischen unter triaxialen Bedingungen und zyklischer Beanspruchung sowie zusätzlicher thermischer Beeinflussung des Materials. Von besonderer Bedeutung hierbei ist die Untersuchung des mechanischen Verformungsverhaltens während des Aggregatzustandswechsels des im Gesteinskorngemisch existenten Wassers von der fluiden in die kristalline Zu-standsform im Zuge der Materialabkühlung bzw. von der kristallinen in die fluide Zustandsform im Zuge der Materialerwärmung.
Für die Analyse des spannungsabhängigen Materialverhaltens bei unterschiedlichen Verdichtungsgraden und Wassergehalten sowohl mit als auch ohne zusätzliche thermische Beeinflussung des Materials, stellt die Erarbeitung einer geeigneten Prüfprozedur einen weite-ren essentiell erforderlichen Bearbeitungsschwerpunkt im Rahmen des Untersuchungsprogramms dar.
Neben der bekannten Temperaturunabhängigkeit von ToB im positiven °C-Temperaturbereich (Gebrauchstemperaturbereich) kann im Ergebnis der vorliegenden Arbeit festgestellt werden, dass Gleiches gilt wenn das im Gesteinskorngemisch existente Wasser quasi-vollständig kristallisiert ist und dieser Zustand unverändert erhalten bleibt (bzw. eine weitere Abkühlung vorliegt), d. h. die Massenanteile von Wasser in fluider und kristalliner Form als konstant angesehen werden können. Temperaturzustände, welche zwischen den beiden zuvor genannten Sachverhalten eingeordnet werden können (unabhängig davon, ob ein Abkühlungs- oder Erwärmungsprozess vorliegt), beeinflussen das mechanische Verformungsverhalten des Materials infolge des Aggregatzustandswechsels von Was-ser im Gesteinskorngemisch erheblich.
Im Rahmen der durchgeführten Untersuchungen kann u. a. herausgearbeitet werden das nicht nur ohne sondern auch bei thermischer Beeinflussung der Wassergehalt dominanten Charakter aufweist. Ein steigender Wassergehalt führt bei thermisch unbeeinflusstem Mate-rial zum bekannten Anstieg der elastischen Materialantwort. Bei thermischer Beeinflussung tritt ein gegenteiliges Phänomen auf. Die elastische Dehnung nimmt bei gleichen Beanspru-chungsrandbedingungen und steigendem Wassergehalt (dränierte Bedingungen) erheblich ab und kann mit dem ansteigenden kristallinen Wasseranteil im Gesteinskorngemisch begründet werden.
Die Spannungsabhängigkeit des Gesteinskorngemisches, welche für den thermisch unbeeinflussten Zustand bekannt ist, kann hierbei resultierend aus dem vergleichsweise geringen Kristallisationsfortschritt von Wasser zum Betrachtungszeitpunkt auch für den thermisch beeinflussten Zustand zu Beginn der Abkühlphase bzw. am Ende der Erwärmungsphase festgestellt werden. Sowohl bei quasi-vollständigem Durchfrieren als auch bei fortschrei-tender Materialabkühlung und damit steigender kristalliner Wasseranteile im Gesteinskorngemisch kann im Rahmen der festgelegten Prüfbedingungen, der festgelegten Prüfprozedur und der definierten Beanspruchungszustände linear elastisches Materialverhalten unterstellt werden.
|
Page generated in 0.0163 seconds