Geomechanische Auswirkungen von Abtragungsvorgängen

Zusammenfassung

Durch Erosion verfrachtete Massen bedeuten nicht nur in den Sedimentationsräumen, sondern auch in den Gebieten der Abtragung einschneidende Belastungsänderungen. Geomechanisch betrachtet bringen sie keineswegs eine Entlastung des Materials im Sinne einer Spannungsminderung, sondern im Gegenteil Spannungsumlagerungen mit sich, welche nicht selten Überlastung des Materials bis zum Bruch bedeuten können. Die dabei ausgelösten Bewegungserscheinungen, Bruch- und Strukturbildungen, sind von weit höherer Größenordnung und reichen viel weiter und tiefer in die Umgebung des Bergleibes hinein als gemeinhin angenommen wird. Die Art ihrer Ausprägung hängt von dem im Krustenmaterial bereits vorhandenen Flächengefüge sowie von den in der Kruste herrschenden Spannungen ab, seien diese nun tektonischer Natur, Restspannungen aus tektonischen Vorgängen oder nur Eigengewichtsspannungen.

Die solcherart durch Erosion einfacher Formen entstehenden Spannungsverteilungen, Bewegungen, Neuklüfte und Störungen können mittels der Finite-Element-Methode in einer jüngst vonMalina (1969) erweiterten Form derselben rechnerisch erfaßt werden, was an Beispielen vorgezeigt wird.

Abstract

The materials removed by erosion cause important changes of loading not only in the depositional areas but also in the regions of erosion. From the geomechanical point of view the changes in the erosional area will not have a simple unloading effect resulting in a decrease of stresses but will result in a reorientation of stresses which causes new stress concentrations, possibly even overstressing and fracturing of the material.

The resulting displacements and fracture processes are far more important and reach farther and deeper into the surrounding rock masses than is commonly expected. Their development depends on the jointpatterns and stressfields already present in these rock masses, which can be of tectonic, residual tectonic or bodyforce origin.

The reorientation of stressfields and resulting displacements and fracturing processes can be analysed mathematically by means of the Finite Element Method. For this purpose the Finite Element Method has been improved. Some examples are given.

Résumé

Les masses transportées par érosion impliquent des transformations importantes relatives aux sollicitations non seulement dans les zones sédimentaires mais aussi dans les domaines érodés. Au point de vue géomécanique elles n'entraînent pas du tout une décharge des matériaux au sens d'une chute des contraintes, mais imposent au contraire une réorientation des contraintes qui peut souvent entraîner l'apparition d'une nouvelle sollicitation et aussi d'une surcharge pouvant conduire á la rupture. Les déplacements résultants, les formations de rupture, et les structurations prennent une ampleur considérable et se déploient sur des zones étendues et profondes au voisinage du massif dans des proportions nettement plus importantes que celles habituellement admises. La nature de leur développement dépend de la structure superficielle préexistant dans les matériaux de l'écorce terrestre mais aussi de l'état de contraintes, que ce soient des contraintes de nature tectonique, des contraintes résiduelles dues à des phénomènes tectoniques ou encore des contraintes dues au poids propre. - De telles répartitions des contraintes dues à l'érosion, les déplacements et les fracturations nouvelles peuvent être analysés par la méthode des éléments finis (perfectionnée pour cette application), ce qui est illustré par quelques exemples.

Краткое содержание

Эрозией перенесенны е массы причиняют и в о бластях осадконакопления и в областях сноса важ ные изменения нагруз ки. Геомеханическо это н е значит понижение нап ряжения, а перегруппи ровка напряжения, которая часто причиняет пере груженность материа ла и образование разломо в. Способ деформации на ходится в связи с перв оначльной плоскостной структурой и господс твующими в коре напря жениями.