Ein Ingenieurverfahren zur rechnerischen Abschätzung von Festigkeit und Verformbarkeit regelmäßig geklüfteten Felsens

Zusammenfassung

Ein Ingenieurverfahren zur rechnerischen Abschätzung von Festigkeit und Verformbarkeit regelmäßig geklüfteten Felsens

Aufgrund von zweiachsigen Druckversuchen an regelmäßig geklüfteten Modell-Felssystemen wird mit Hilfe von konventionellen Ansätzen der Ingenieurmechanik ein Verfahren zur Abschätzung von Festigkeit und Verformbarkeit von geklüftetem Fels abgeleitet. Hierbei werden System/Element-Abminderungswerte benutzt, um die Restfestigkeit und die Verformbarkeit von Felssystemen auf die entsprechenden Kennwerte der Felselemente zu beziehen.

Die Festigkeit von geklüfteten Felssystemen wird mit Hilfe von Mohr und Coulomb bestimmt. Drei Brucharten werden dabei unterschieden: Kluftgleiten, Neubruch und gefügebeeinflußter Neubruch. Die Verformbarkeit eines geklüfteten Systems infolge Kluftgleitens, auch vor dem eigentlichen Bruch, wird darauf aufbauend aus den Ergebnissen von Rahmenscherversuchen an Klüften und aufgrund von geometrischen Überlegungen zum Verhalten einer eine Kluftschar überbrückende Meßstrecke rechnerisch abgeschätzt. Die sich ergebenden Verformungsparameter werden mit denen der Elemente kombiniert, um die die Gesamtverformung des Systems beschreibenden Kennwerte zu ermitteln. Die Ergebnisse können dann auch wieder im System/Element-Koeffizienten gegeben werden.

Summary

An Engineering Approach to Evaluate the Strength and Deformability of Regularly Jointed Rock Systems

Based on biaxial compression tests of regularly jointed rock systems an approach is derived, using conventional methods of engineering analysis, to numerically evaluate strength and deformability of jointed rock. System/element coefficients are used to relate strength and deformability of the rock system with the respective parameters of the rock elements.

The strength of jointed rock systems is determined using the Mohr-Coulomb-concept. A distinction is made between three models of failure: sliding along joints, new shear failure, and new shear failure affected by joints. The deformability of jointed systems due to sliding along joints, also prior to the actual failure, is numerically evaluated based upon the Mohr-Coulomb-concept, the results of shear tests on joints, and geometric considerations. The deformation parameters obtained are related to those of the elements to find the parameters describing the deformability of the entire rock system. These values can also be given in terms of system/element coefficients.

Résumé

Une méthode de calcul pour évaluer la résistance et la déformabilité d'un massif rocheux régulièrement fissuré

A partir d'essais de compression biaxiaux sur des modèles de roche régulièrement fissurée l'auteur développe une méthode pour évaluer la résistance et la déformabilité d'un massif rocheux fissuré à l'aide de calculs classiques de la mécanique de l'ingénieur. Il se sert de coefficients de réduction système/élément pour relier la résistance rédiduelle et la déformabilité des massifs rocheux aux paramètres relatifs aux éléments rocheux.

La résistance des systèmes rocheux fissurés est déterminée d'après les hypothèses de Mohr et Coulomb. Trois types de rupture sont distingués: glissement le long de fissures, rupture, et rupture influencée par la structure. La déformabilité d'un système fissuré due au glissement le long de fissures — dès avant la rupture — est évaluée par le calcul, à partir des résultats d'essais de cisaillement et de considérations géométriques. Les paramètres de déformation qui en résultent sont combinés avec ceux des éléments pour déterminer les paramètres définissant la déformation totale du système. Il est alors possible de donner ces résultats en fonction des coefficients système/élément.