Väitös rakenteiden mekaniikan alalta, DI Juha Hartikainen

Väitös rakenteiden mekaniikan alalta, DI Juha Hartikainen

Diplomi-insinööri Juha Hartikainen väittelee 14.9.2018 kello 12 Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulussa, rakennustekniikan laitoksella, aiheesta Huokoisen materiaalin kontinuumi-termodynaaminen mallintaminen ja soveltaminen maan jäätymiseen. Väitöskirjan englanninkielinen nimi on Continuum thermodynamic modelling of porous medium with application to ground freezing. Väitöksen ala on rakenteiden mekaniikka.

Työssä tutkitaan ilmaston jääkautisia vaikutuksia skandinaaviseen maa- ja kallioperään ja pohjavesiolosuhteisiin. Tutkimuksen lähtökohtana on työssä esitetty fysiikan perusaksioomiin perustuva jatkuvan aineen ja termodynamiikan teoria ja siitä johdettu yksityiskohtainen matemaattinen malli maa- ja kallioperän ja pohjaveden termiselle, hydrologiselle, kemialliselle ja mekaaniselle käyttäytymiselle. Malli kuvaa lämmön siirtymisen, suolapitoisen pohjaveden faasinmuutokset ja virtauksen, suolojen kulkeutumisen sekä maan ja kallion elastiset muodonmuutokset.  Erityistä huomiota on kiinnitetty mallin johdonmukaisuuteen ja mikroskooppisten ilmiöiden kuvaamiseen makroskooppisilla suureilla.

Mallista laaditulla elementtimenetelmään perustuvalla laskentaohjelmalla on simuloitu numeerisesti kallioperään, noin 500 metrin syvyydelle suunnitellun ydinjätteen loppusijoituskohteen ympäristön käyttäytymistä kymmenistä tuhansista vuosista yli sataantuhanteen vuoteen kestävillä ajanjaksoilla. Laskelmissa on otettu huomioon jääkauden ilmaston vaihtelu lauhkeasta arktiseen, sen vaikutukset kasvillisuuteen, lumipeitteeseen ja vesistöihin, maa- ja kallioperän ja pohjaveden fysikaaliskemialliset ominaisuudet ja olosuhteet sekä ydinjätteestä vapautuva lämpö.

Tutkimuksen keskeisimpiä tuloksia, kuten ikiroudan kehittyminen ja sen vaikutukset pohjaveden virtaukseen ja suolapitoisuuteen, on hyödynnetty ydinjätteen loppusijoitusratkaisujen suunnittelussa.

Vastaväittäjät: Professori Kai Nordlund, Helsingin yliopisto, ja professori Ilmo Kukkonen, Helsingin yliopisto

Valvoja: Professori Juha Paavola, Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulu, rakennustekniikan laitos       

Väitöskirjan verkko-osoite: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/33606

Väittelijän yhteystiedot: Juha Hartikainen,  [email protected]

Väitöstilaisuuden paikka: E-sali, Otakaari 1, Espoo