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Lernende 6 Lernende
Sprache Deutsch
Stufe Universität
Erstellt / Aktualisiert 25.06.2021 / 22.08.2021
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Was ist Felsmechanik

Gleichgewicht, Bewegung, Verformung von Fels unter Wirkung von Kräften

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Fleshydraulik

Strömung des Wassers durch den Fles

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Strukturgeologie

Befasst sich mit Verformungen und Bewegungen der Erdkruste unter Wirkung von Kräften

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Über Tage (Bau)

Strassen-, Kraftwerk-, Hochbau und Rohstoffgewinnung

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Unter Tage (Bau)

Verkehr, Unterirdischer BHF

Ver- und ENtsorgung

Lüftung

Lagerung radioaktiver Mat.

Rohstoffgewinnung

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Ölförderung

Problem der Stabilität: Verformung bei tiefen Bohrungen

Ergiebigkeit abhängig von Durchlässigkeit des Fels, Durchlässigkeit kann durch künstliche Erzeugung von Klüften (hydrofracturing) erhöht werden

Härte des Gesteins hat Einfluss auf Verschleiss (Leistung und Kosten)

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Über Tage: Gefährdungbild

Beschreibt mögliche kritische Situationen oder unerwünschte Ereignisse für ein Bauwerk (Niederbruch, unzl. Verformung, zu hohe Wasserverluste)

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Über Tage: Problemstellung

Standsicherheit 

(natürliche Felsböschungen oder Felsabschnitte) 

beeinflusst durch: Vorhandensein, Beschaffenheit und Eigenschaften der Trennflächen

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Über Tage: Talsperrenbau:

Standsicherheit und Verformungsverhalten (Felsfundation) 

Durchlässigkeit (Fels)

Standischerheit der Talflanken

Aus Wasserdruck resultierende Kraft wird von Mauer aufgenommen und in Felsuntergrund eingeleitet

Grosse Beanspruchung in Gründungsbereich von Bogenstaumauern (konzentrierte Krafteinleitung)

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Gründungsbereich

Instabilität des Gründungsbereich --> Versagen der Staumauer

Ungleichförmige Setzung entlang der Gründung --> Beeinträchtigung der Tragsicherheit oder Gebrauchstauglichkeit (Rissbildung)

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Fels in Reservoirflanken

Lizenzierung: Keine Angabe

Unter- oder Umströmung der Talsperre durch seeseitigen Wasserdruck

Instabilität kann Mauer gefährden

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Brücken und Gebäudefundationen 

Tragsicherheit und Gebrauchstauglichkeit

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Gebäudefundationen

Schwirigkeiten bei heterogenem Baugrund, verwittertem Fles, Karsthohlräume im Fundationsbereich

Problem der Setzungsdifferenzen (Schiefe, Rissbildung)

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Lösbarkeit von Fels

Gibt an, wie leicht sich das gestein abbauen lässt

Beeinflusst Bauzeit und Baukosten (v. a. Steinbrüche)

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Unter Tage

Untertagbauten werden je nach Zweckbestimmung in unterschiedlichen Tiefen und mit unterschiedlichen Abmesungen erstellt

Stabilität oder Gebrauchstauglichkeit des Hohlraums:

- Lösbarkeit des Gesteins --> Verschleiss der Bohr- und Abbauwerkzeuge (Bauzeit, Baukosten)

- Wasserzutritt --> Erschwerte Vortriebsarbeiten, Gefährdung Arbeitssicherheit

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Unter Tage Problemstellung Tragsicherheit (3)

Niederbruch

Bergschlag

Wasserdruck

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Niederbruch

Gravitationsbedingtes Ablösen und Abgleiten von Felsparteien aus dem Ausbruch

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Bergschlag

Gesteinsplatten von massigem, sprödem Gestein (in grosser Tiefe) lösen sich explosionsartig u. werden mit grosser Wucht weggeschleudert

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Wasserdruck

Wasserdruck kann bei gepanzerten Druckwasserstollen in kleinen Tiefen zum Aufbrechen der Felsüberdeckung führen

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Unter Tage Gebrauchstauglichkeit (profilverengung) (3)

Druckhaftes Gebirge

Einknicken 

Hebung der Tunnelsohle

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Druckhaftes gebirge

Ausgebrochener Hohlraum wird wieder geschlossen. Verhindern der Verformung durch den Einbau eines Gewölbes --> echter Gebirgsdruck

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Einknicken

Einknicken der Schichtung oder Schieferung im Parameterbereich

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Hebung der Tunnelsohle

Quellfähige Gesteine nehmen Wasser aud und erfahren eine Volumenzunahme. 
Einbau eines Sohlgewölbes zur Behinderung der Hebung --> Quelldruck (Gefährdung Tragsicherheit)

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Unter Tage: Problem der Umgebung

Unzulässig grosse Geländesetzungen, Setzungsdifferenzen, Tagbruch v.a. bei Lockergestein, stark verwittertem und gelüftetem oder verkarstetem Fels

Setzungen der Oberfläche bei tiefliegenden Tunnel auf Grund der Drainage des Bergwassers durch den Tunnel

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Unter Tage: Löslichkeit

Je härter der Fels, desto weniger dringt Maschine pro Bohrkopfumdrehung in Fles ein und desto grösser ist Verschleiss der Rollenmeissel (Vortriebsleistung, Baukosten)

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Bergwasser

Wasser im Gebirgsinnern steht unter Druck

- wirkt sich statisch ungünstig aus (Strömungskraft wie die Strömung gegen Hohlraum gerichtet)

- Arbeitserschwernis, Gefährdung der Arbeitssicherheit

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Beispiele zum unter Tage Bau

Tunnel: grosse Länge im Vergleich zum QS

Stollen: grosse Länge im Vergleich zum QS, kleiner als Tunnel, dienen zur Ver- und Entsorgung, Zugangs- , Flucht- und Rettungsstollen

Schächte: Neigung von min. 20%, Lüftungszweck, Rettung, Zugänge

Kavernen: grosser QS im Vergleich zur Länge, Kraftwerksbau, Verkehrsbau, Lagerung von Rohstoffen u. Abfällen 

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Zusammenfassung Untertagbau

Fels

Festigkeit

Verformbarkeit

Durchlässigkeit

Lösbarkeit

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Fels als...

Bestandteil von Tragwerken: Festigkeit und verformbarkeit

Abzutragendes Material: Lösbarkeit

Träger des Bergwassers Durchlässigkeit

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Festigkeit

Beeinflusst Tragfähigkeit des gesamten Tragwerks

-Staumauer: anfallende Kräfte in Untergrund ableiten

-Strassenabschnitt: Stabilität des massgebenden Bruchkörpers

-Tunelbau: Festigkeit des umliegenden Felsen bestimmt Art und Menge der Sicherheitsmittel