книги / III. Internationales Kalisymposium 1965 Teil 2

Tabelle 5. Tragfähigkeit der Pfeilermodelle aue Älterem Steinsalz mit würfelförmigen Abmessungen, jedoch an Firste und Sohle ver­ stärkten Übergängen

Erhärtungsdauer und von der in einigen Fällen durch chemi­ sche Umsetzung bedingten teilweisen Entfestigung ist jedoch noch nicht hinreichend geklärt. Alle bisher durchgeführten Tragfähigkeitsberechnungen beziehen sich daher auf unver­ setzte Kammern.

Obwohl man bei der Ausklammerung all dieser z.Z. noch nicht erfaßten Faktoren bei der bisherigen modellmechanischen Über­ tragung der experimentell gewonnenen Tragfähigkeitswerte auf Grubendimensionen stets auf der "sicheren Seite" liegt, was bei dem derzeitigen Stand der Entwicklung der Modellmechanik in Hinblick auf die Abschätzung der Pfeilerbeanspruchung von Vorteil ist, bedeutet die Nichteinbeziehung der sicherheits­ erhöhenden Faktoren doch stets eine Unterbewertung der Stand­ festigkeit der zu begutachtenden Pfeiler. Man wird deshalb

in Zukunft gerade der quantitativen Abschätzung dieser Fak­ toren vermehrte Aufmerksamkeit schenken müssen.

Die an homogenen Gesteinemodellen entwickelte Iaborformel läßt sich nur auf Pfeilersysteme mit entsprechend gleichmäßi­

ger Ausbildung der Lagerstätte übertragen. Diese zunächst auf eine reine Grundlagenuntersuchung abgestimmte Modell­ mechanik weitgehend homogener Salzgesteinsarten wird z.Z,

durch Untersuchungen an geschichteten Modellen wesentlich er­ gänzt, wodurch eine Annäherung an die Verhältnisse in situ angestrebt wird. Das Untersuchungsprogramm sieht ferner die modellmechanische Erfassung der an der Werra vorliegenden besonderen Lagerungsverhältnisse vor, bei denen die Hangendund Idegendschichten aus Steinsalz und nur der Pfeiler aus Hartsalz besteht. Da das Hartsalzlager von Tonlagen begrenzt wird, ist es für die Praxis von Bedeutung, diesen festigkeits­ erniedrigenden Einfluß modellmeohanisch näher abzugrenzen.

Für die Beurteilung der Hangendabsenkung ist es weiterhin wichtig, außer der maximalen Tragfähigkeit der Pfeilermodelle auch die mit der Belastung einsetzenden Formänderungen zu kennen. Die Problematik dieser Messungen wird im folgenden Abschnitt näher beleuchtet.

Im allgemeinen kann man bei der mit konstanter Verformungsge­ schwindigkeit durchgeführten Belastung der Pfeilermodelle drei Stadien unterscheiden:

1.Einsetzen der Abschalung

2.Absinken der Manometerlast

3.Wiederansteigen der Tragfähigkeit

Diese drei Stadien lassen sich bei schlanken Modellen mit ent­ sprechend großem Formfaktor gut voneinander trennen. Bei An­ näherung an die Brikettiergrenze jedooh gehen die Stadien in­ einander über. Das Einsetzen eines Bruches ist dann in der Regel nur noch Sehr schwaoh am Manometer zu erkennen,"bis schließlich ein stetiger Übergang von Bruch und Brikettie­ rung einsetzt, bei dem eine Angabe der Bruchlast nicht mehr möglich ist. Solche sehr niedrigen Pfeiler besitzen dann praktisch eine "unendlich hohe" Tragfähigkeit und ein absolu­ tes Standvermögen, da in diesem Stadium auch keine Formände­ rungen des Modellpfeilers registriert werden.

bestimmt worden war, zeigten ein recht unterschiedliches Ver­ formungsverhalten unter der jeweiligen Standlast, deren Ab­

entspricht. Die Standlast variiert bei der hier untersuchten Steinsalz-Modellserie zwischen etwa einem Fünftel und der Hälfte der-maximalen Tragfähigkeit. In Tabelle 6 ist die Ab­ hängigkeit der Formänderung von der Standlast und der Stand­ dauer angegeben.

Bei dem mit 50 kp/cm2 (entsprechend einem Fünftel der max. Tragfähigkeit) belasteten Pfeilermodell (Probe Nr. 1) ist ge­

Tagen keine Formänderung mehr zeigt. Erwartungsgemäß ist bei diesem mit rund einem Drittel der maximalen Tragfähigkeit be­ aufschlagten Modell der asymptotische Stauchbetrag (in Höhe von 0,9 % ) auch größer als bei Probe Nr. 1.

Bei der mit 100 kp/cm2 belasteten Probe Nr. 3 liegt der

Tabelle 6. Abhängigkeit der Formänderung würfelförmiger Steinsalz-Pfeilermodelle von der Standlast und der Standzeit

1 - 1 , 8 / 7

1 - 2 , 0 ^ 6

Bild 10. Abhängigkeit der Formänderung würfelförmiger S teinsalz-Pfeilermodelle

asymptotische Endwert wahrscheinlich bei 1,7 %, wie man aus Diagramm Bild 10 ablesen kann.

Probe Nr. 4 zeigt auch bis zu 150 Tagen Standzeit noch immer eine merkliche Verformung. Je größer die Standlast der unter­ suchten Pfeilermodelle ist, um so höher liegen auch die regi­

strierten Verformungsgeschwindigkeitswerte. So erreicht bei- p

spielsweise Probe Nr. 6 mit 130 kp/cm Belastung am Ende der Beobachtungszeit von 150 Tagen einen Wert von rund 0,04 % pro Tag.

Pfeilerprobe Nr. 7»welche mit 145 kp/cm^ Auflast über die Hälfte der maximalen Tragfähigkeit belastet wurde, zeigte nach etwa 100 Tagen Standlast sogar eine geringe Zunahme der

Verformungsgeschwindigkeit. Von dem z.Z. im Dauerstand gete- 2

steten Pfeilermodell, dessen Belastung zu 165 kp/cm (mit einem Lastverhältnis 1s1,6) gewählt wurde, wird diese Tendenz zum Bruchfließen in erhöhtem Maß erwartet. Örientierungsversuche an plattigen Pfeilermodellen, über die

naoh Durchführung systematischer Meßreihen gesondert berich­ tet werden soll, zeigen mit abnehmender Schlankheit der Pfei­ ler meist äußerst geringe Verformungswerte ohne erkennbare Merkmale des Bruchfließens.

Bei der Übertragung der modellmechanisch gewonnenen Meßwerte auf die Verhältnisse unter (Tage wird man auch hinsichtlich der Abschätzung des Verformungsverhaltens auf der gewünschten sicheren Seite liegen, da die vergleichsweise zu grobkörnigen Pfeilermodelle in der Regel eine etwas stärkere Verformungstendenz zeigen als die entsprechend feiner strukturierten Pfeiler in situ* Von der Zuordnung der Verformungscharakteri­ stik der Modellund Grubenpfeiler sind Rückschlüsse auf die Höhe der Pfeilerbelastung zu erwarten» wobei eine Überprüfung der Teufenformel» die in Verbindung mit dem Abbauverlust bis­ her allein für die Abschätzung der Pfeilerbelastung herange­ zogen wurde» angestrebt wird.

In dem nun folgenden Schlußabschnitt wird zunächst ein Über­ blick über die Auswertung von Bohrloch-Konvergenzmessungen im Salzgebirge gegeben und daran anschließend über die Mes­ sung der Bohrlochkonvergenz in Schießbohrlöchern berichtet» welche sich im Einflußbereich einer rasch vorbeigeführten Großbohrung befinden.

Auswertung von Bohrloch-Konvergenzmessungen im Salzgebirge

Bei homogener Ausbildung des Salzgebirges kann die Bohrloch­ konvergenz als einfaches Hilfsmittel zur Abschätzung der Druckverteilung im erbohrten Pfeilerund Streckenbereich herangezogen werden [8]. Der Konvergenzverlauf ist von der Salzgesteinsart, von den Abmessungen der Pfeiler» ihrer Ein­ spannung, Belastung und Standdauer abhängig. Eine Analyse der bisher getätigten Messungen der Bohrlochkonvergenz in verschiedenen Stoßtiefen führte zu der Erkenntnis, daß die Bohrlochkonvergenz im Pfeilerkern für gewöhnlich größer ist als im Bereich der Außenzone. Unterstellt man gleichartige Beschaffenheit des Gesteins, so darf man im Pfeilerkern dem­ gemäß auch auf einen größeren Gebirgsdruck schließen.

Bei einer Bohrung senkrecht zum Stoß einer Strecke wurde mit zunehmender Stoßtiefe eine Abnahme der Bohrlochkonvergenz ge­

funden, was darauf hinweist, daß der Druck im unmittelbaren Bereich des Streckenhohlraums größer ist als im Unverritzten.

Die Untersuchung des Konvergenzverhaltens verschieden großer Bohrungen (im Bereich zwischen 42 und 800 mm Dmr.) führte zu

dem Ergebnis, daß mit wachsendem Bohrlochdurchmesser die re­ lative - d.h. auf den Durchmesser der Bohrung bezogene -

Bohrlochkonvergenz gesetzmäßig zunimmt Q9] • Hieraus lassen sich die Konvergenz von Strecken und die zu erwartenden Absohalungseffekte abschätzen.

Je nach Profilierung der Strecke wirkt sich die Querschnitts­ verminderung recht verschieden aus. Gegenüber kreisbzw. ellipsenförmiger Querschnitts form zeigen sich bei rechteck­ förmigem Streckenprofil, unter sonst gleichen Verhältnissen, weitaus stärkere Abschalerscheinungen, da hier die Ausbildung einer in sich geschlossenen Ringspannung nicht möglich ist. Die an den Stößen zumeist durch Knickung beanspruchten Außen­

hau tpartien blättern auf und setzen dem in Hohlraumrichtung nachfließenden Gestein praktisch keinen Widerstand entgegen.

Dort,wo Strecken mit dem sie umgebenden Gestein in größere

Hohlräume einwandern können (z.B. bei Streckenkreuzen), tre­

ten im Bereich der Hohlräume Rißbildungen senkrecht zur Streckenaohse auf. Die durch die Streckenanordnung und -pro- filierung eingeleiteten ungünstigen Druckauswirkungen voll­ ziehen sich ohne äußere Druckzunahme und stellen somit einen reinen "Zeiteffekt" dar. Die hier angeführten Beispiele mö­ gen genügen, um darzulegen, daß die im Betrieb oft hinderli­ chen Druckauswirkungen nicht immer eine Folge von erhöhtem

Gebirgedruck sind.

Um den Einfluß der Hohlraumwirkung auf das umgebende Gestein näher zu prüfen, wurden in der folgenden Untersuchung senk­ recht zum Gesteinsstoß drei Schießbohrlöcher aufgefahren und in verschiedener Stoßtiefe mit Konvergenzmessern bestückt.

Bild 11« Anordnung der Schieß­ bohrlöcher von 42 mm Dmr. um das später errichtete Großbohr­ loch

4 m Stoßtiefe senkrecht in den Stoß eines Kammerpfeilers ein­ gebracht. Der sehr einheitlich aus weißem Steinsalz bestehende

Kammerpfeiler von Werk Borth besitzt eine Pfeilerhöhe von 18 m und eine Pfeilerbreite von 30 m. Die Testbohrungen er­

folgten am westlichen Stoß der Kammer 82 auf der 785-m-Sohle.

bei der 4-m-Bohrung III in 3 m Abstand vom Pfeilerstoß. In den Bohrungen I und II erfolgte die Konvergenzmessung in ho­

rizontaler, in der Bohrung III hingegen in vertikaler Meßrich­ tung, d.h. stets in der Richtung,, in der die größten Konver­ genzbeträge zu erwarten sind.

Bild 12 (siehe Bildtafel V) zeigt die am Stoß angebrachten drei Konvergenzmeßgeräte mit aufgesetzten Schutzkappen sowie die Bohrkrone der bereits ausgerichteten Kernbohranlage kurz vor Beginn der Großbohrung.

Der Bohrvorschub betrug 16,8 cm pro Minute bei einem Bohrra­ dius r von 17 cm. Der Abstand R der Schießbohrlöcher von der Mittelachse der Großbohrung wurde gleich dem Bohrlochdurch­ messer zu 34 cm gewählt. Bild 13 (siehe Bildtafel V) zeigt die Meßstelle nach erfolgter Großbohrung.

Während des Bohrens wurde in Abständen von 0,25 m Bohrtiefe die jeweilige Meßuhranzeige registriert und aus den so erhal­ tenen Daten die Bohrlochkonvergenz bestimmt. Die Registrier­ grenze der eingesetzten Bohrlochkonvergenzmesser betrug

0,01 % o. Tabelle 7 zeigt das Ergebnis dieser Messungen.

Gemäß Tabelle 6 zeigt der Bohrlochkonvergenzmesser der Boh­ rung I anfangs keinerlei Änderung. Erst ab 0,75 m Bohrtiefe der Großbohrung schnellt die Konvergenz auf einen Wert von 0,06 % o f um bei Erreichen der 1-m-MeßStation wieder auf den

Tabelle 7. Registrierung der Bohrlochkonvergenz in den Schießbohrlöchern bei Auffahrung eines Großbohrlochs von 34 cm Durchmesser.

Wert Null herabzusinken. Beim Vorbeigang der Großbohrung wei­ tet .sioh das Bohrloch in Meßrichtung auf, wobei es sich elliptisch verformt. Die gleiche Erscheinung ist auch bei

den Konvergenzmessern II und III in 2 und 3 m Stoßtiefe zu beobachten. Das Konvergenzverhalten ist in Bild 14 schema­ tisch wiedergegeben.

Die relativ schnell vorangetriebene Großbohrung liefert mit ihrer als "Kopfwelle" bezeichneten Störungsfront eine im we-