Felsmechanik
Zur Vorlesung Felsmechanik ETH
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Flashcards
Kriterien beim Talsperrenbau
Standsicherheit und Verformungsverhalten der Felsfundation
Durchlässigkeit des Felsens
Standsicherheit der Talflanken
Probleme bei Brücken- und Gebäudefundationen
Sicherstellen der Tragsicherheit und der Gebrauchstauglichkeit - Stabilität, Setzungen
Lösbarkeit des Gesteins -> Abbauzeit/Kosten
Fels und Lockergestein -> Differenzielle Setzungen
Sicherungsmassnahmen von Fels
Anker
Betonstützen
Tunnel
grosse Länge im Vergleich zu ihren QS-Abmessungen und diehnen meistens dem Verkehr
Stollen
lang im Vergleich zu ihren QS-Abmessungen, aber kleinerer QS als Tunnel und diehnen meistens der Ver- und Entsorgung oder als Zugangs-, Flucht- bzw. Rettungsstollen.
Schächte
Neigung von min. 20% und diehnen der Lüftung, Rettung oder als Zugänge
Kavernen
grosser QS im Vergleich zu ihrer Länge, sie werden im Kraftwerksbau, im Verkehrsbau sowie zur Lagerung von Rohstoffen und Abfällen verwendet.
Niederbruch
gravitationsbedingetes Ablösen oder Abgleiten von Felspartien aus dem Ausbruchrand
Bergschlag
explosionsartiges lösen aus dem Ausbruchrand
Druckhaftes Gebirge
hat Tendenz den ausgebrochenen Hohlraum wieder zu schliessen
Gefährdungsbilder im Tunnelbau
Niederbruch
Bergschlag
Druckhaftes Gebirge -> Verformungen
Einknicken der Schichtung
Quellen -> Sohlhebung
unzulässige Setzungen
Tagbruch
Drainage -> Setzungen
Wichtige Eigenschaften des Felsens
Festigkeit
Verformbarkeit
Durchlässigkeit
Lösbarkeit
Gesteinsarten
Sementit
Metamorphit
Magmatit
Massstab in Felsmechanik (Unterteilung Boden)
Gebirge
Fels
Gestein
Gestein
Handstück- o. Bohrkerngrösse
Sediment-, metamorphes oder magmatisches Gestein
Fels
von Trennfäachen durchzogener Grossbereich im Massstab des Bauwerks
= Festgestein
Gebirge
Grossbereich im geologischen Massstab und Gesamtheit der in der Umgebung der Bauwerks vorliegenden Fest- und Lockergesteinen umfasst
Trennfläche
Sammelbegriff für Flächen, in welchen der Zusammenhalt des Gesteins vollständig aufgehoben (effektiv) oder geschwächt (potentiell) ist
Trennflächenschar
Gruppe von Trennflächen mit nahezu gleicher Raumstellung
Trennflächensystem
umfasst alle vorhandenen Trennflächen
Trennflächenkörper
Gesteinskörper der durch als durchgehend angenommene Trennflächen begrenzt ist
Bruchkörper
Trennflächenkörper, der dich auf Grund seiner Position, der Raumstellung der ihm umgebenden Trennflächen und der auf ihn wirkenden Kräften aus dem Gesteinsverband löst
Ausbisslinie
sichtbare Schnittlinie einer Trennfläche mit einer freien Oberfläche
Trennflächenarten
Schichtungsfläche - durch Sedimentation
Schieferungsfläche - durch Metamorphose
Klüfte - Zugbeanspruchung
Störungen - Scherbeanspruchung
Gesteinsgrenzen
Entstehung von Klüften
Zugbeanspruchung durch:
Tektonik
Entlastung
Temperaturänderungen der Gesteinsoberfläche
Abkühlung der Gesteinsschmelze bei magmatischen Gesteinen
Fallwinkel
zwischen 0 und 90°, gibt Neigung der Trennflächen an -> flach, schief oder steil
Fallazimut
Winkel zw. Nord- und Fallrichtung
Trennflächenschar
Punktwolke
Gesteinsbrücken
Unterbrüche in Tennflächen (=potentielle Bruchkörper)
scheinbarer Abstand von Trennflächen
Messbare Abstand der Trennflächen an der Oberfläche, bei schrägstehender Schichtung ist dieser grösser ald der wirkliche Abstand zweier Trennflächen
Messung der Gesteinszerlegung
RQD ( Rock Quality Designation) = Länge der Teile, die grösser 10cm sind
Kerngewinn = Summe der gewonnenen Bohrkerne / Gesamtlänge
Klufthäuffigkeit = Anzahl Küfte entlang Messlinie / Gesamtlänge
Seismik = Wellenmessung
Bohrlochabpressversuch = Einpressen von Wasser in Bohrloch -> Wasserverlust / Zeiteinheit
Öffnungsweite von Klüften
<0.5mm -> geschlossen
dazwischen -> wenig geöffnet
>10mm -> offene Trennflächen (ungünstig für Stabilität)
Füllung von Trennflächen
Verwitterungsprodukte ( Ton, Sand, Silt)
Abrieb
Kristallfüllung (Quarz, Kalzit)
Gas (Metan)
Wasser
künstliche Füllung
Rippeln
an Schichtungsflächen von Sedimentgestein anzutreffen, durch Wind oder hydraulische Prozesse entstanden
Besenstruktur
an Kluftwänden durch Zugbruch
Bewegungsspuren
=Striemung oder Harnische, durch Abscheren bei Störungen oder Rutschungen
Probleme bei hoher Durchlässigkeit
Wasserzutritt in ein Tunnel
Wasserverlust bei unterirdischen Deponien
Wasserverlust bei Talsperren
Instabilität durch grosse Wasserdrücke
Absenkung des Bergwasserspiegels -> Versiegen von Quellen, Setzungen
Beschleunigung der Konsolidation
Piezometerhähe ha
ha= geodätische Höhe h + Druckhöhe p/gamma(w)
Fliessgeschwindigkeit v (bei laminarer Spaltströmung)
v = g/(12v) *e2 *dh/L [m/s]
mit dh/L = hydraulischer Gradient
g=10 m/s
v=10-6m2/s (kin. Zähigkeit)
Durchfluss Q je Laufmeter
Q = g/(12v) * e3 * dh/L [m2/s]