Fels- und Untertagbau

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

Standsicherheit 

(natürliche Felsböschungen oder Felsabschnitte) 

beeinflusst durch: Vorhandensein, Beschaffenheit und Eigenschaften der Trennflächen

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)

Instabilität des Gründungsbereich --> Versagen der Staumauer

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

Unter- oder Umströmung der Talsperre durch seeseitigen Wasserdruck

Instabilität kann Mauer gefährden

Tragsicherheit und Gebrauchstauglichkeit

Schwirigkeiten bei heterogenem Baugrund, verwittertem Fles, Karsthohlräume im Fundationsbereich

Problem der Setzungsdifferenzen (Schiefe, Rissbildung)

Gibt an, wie leicht sich das gestein abbauen lässt

Beeinflusst Bauzeit und Baukosten (v. a. Steinbrüche)

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

Niederbruch

Bergschlag

Wasserdruck

Gravitationsbedingtes Ablösen und Abgleiten von Felsparteien aus dem Ausbruch

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

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

Druckhaftes Gebirge

Einknicken 

Hebung der Tunnelsohle

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

Einknicken der Schichtung oder Schieferung im Parameterbereich

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

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

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

Wasser im Gebirgsinnern steht unter Druck

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

- Arbeitserschwernis, Gefährdung der Arbeitssicherheit

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 

Fels

Festigkeit

Verformbarkeit

Durchlässigkeit

Lösbarkeit

Bestandteil von Tragwerken: Festigkeit und verformbarkeit

Abzutragendes Material: Lösbarkeit

Träger des Bergwassers Durchlässigkeit

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

Beeinflusst Gebrauchstauglichkeit (Tragfähigkeit bei grossen verformungen) des Bauwerks

-Tunnel: Bestimter QS

-Fundierung: keine unzul. differnentiellen Setzungen

Beeinflusst die Eigenschaften des Fles aufgrund des vorhandenen Wassers

-Talsperren: Wasserverlust aus Staubecken 

-Hangschnitt: Durchlässigkeit beeinflusst Verteilung des Wasserdrucks und somit Hangstabilität

Tunnelbau: Wasserzutritte können Vortriebsart erschweren/Gefährden

Wichtig für Abbau- bzw. Vortriebsgeschwindigkeit und Werkzeugverbrauch --> Bauzeizt, Kosten

Bedingungen während Gesteinsgenese

Exogener Prozess (Einwirkung von aussen auf Erdoberfläche)

Endogener Prozess (Einwirkung von innen auf Erdoberfläche)

Temperatur

Druck

chemisches Milieu

Verwitterung 

Erosion

Sedimentation

Diagenese (nachträgliche Veränderung eines Sediments durch Druck und Temperatur)

Plattentektonik 

Vilkanismus

--> Trennflächen / Diskontinuität (Schwächung des Materials) 

Ensteht durch Abgleiten eines Körpers entlang einer Trennfläche --> Entspricht Bruchmechanismus

Fels ist mit Trennflächen durchzogen, die dem Massstab des Bauwerkes entsprechen können (im Vergleich zu Böden).

Kontinuierlich, diskontinuierlich bzw. homogen, heterogen Hängt vom Massstab ab (hier meist Bauwerk)