книги / III. Internationales Kalisymposium 1965 Teil 2

auch die Verformungswerte in der Größenordnung von einigen

%o relativ gering sind9 so ist dennoch die Feststellung von

Bedeutung, daß das Salzgestein auf schnelle Druokänderungen

außerordentlich rasch reagiert. Betrachtet man die Durchfüh­ rung der Unter-Tage-Messung, welche zu den Meßwerten von Tabelle 7 geführt hat, unter diesem Aspekt, so muß die Wir­ kung der vorangetriebenen Großbohrung auf das Verformungsver­ halten der Schießbohrlöoher als "Kurzzeiteffekt" bezeichnet werden, wobei das plastische Fließen des Gesteins nur eine

der Zeit abnehmende Verformungsgeschwindigkeit gemessen. Der Maximalwert der Verformungsgeschwindigkeit (gleich zu Anfang der Wiederbelastung) betrug rund 0,004 %o pro Stunde, ein

Wert,der ausschließlich auf das Konto der plastischen Verfor­ mung des Gesteins geht. Nähere Einzelheiten über den Verfor­ mungsablauf der im Dauerstand belasteten Bohrlochmodelle sind der Veröffentlichung [10] zu entnehmen.

Wird die Großbohrung (ähnlich dem Auffahren einer Strecke) Behr langsam vorgetrieben, so überlagern sich den kurzzeitig

abklingenden elastischen Verformungen plastische Formänderun­

Nach Entfernung der Bohrkerne wurde in das Großbohrloch in 2,50 m Stoßtiefe ein Großbohrloch-Konvergenzmeßgerät einge­ bracht und in gewissen Zeitabständen die horizontale und ver­ tikale Bohrlochkonvergenz registriert. Zugleich wurden auch die Meßuhranzeigen der Konvergenzmesser in den Schießbohr­ löchern mitnotiert. Bild 16 (siehe Bildtafel V) zeigt den in das Bohrloch eingebrachten Konvergenzmesser sowie insbeson­ dere die Halterung der oberen Konvergenzmeßstelle III aus der Blickrichtung des Schlittens der Kernbohranlage.

In Tabelle 8 sind die Meßwerte aller Ablesungen eingetragen, wobei unter Bohrung I bis III die Konvergenzmeßwerte der in

Tabelle 8. Registrierung der Bohrlochkonvergenz in den Schießbohrlöchern sowie im Großbohrloch in Abhängigkeit von der Zeit

den Schießbohrlöchern stationierten Konvergenzmesser zu ver­ stehen ist.

Die Meßergebnisse von Tabelle 8 sind in das Diagramm

Bild 17 eingetragen worden, wobei die Schußbohrloch-Konver­ genzanzeigen die Bezeichnung "Bohrung I bis III” erhielten.

Bei der horizontalen und vertikalen Konvergenz der Großboh­ rung wurden nur die Anfangswerte in das Diagramm eingetra­ gen, wobei ersichtlich ist, daß die Konvergenzwerte in den beiden Meßrichtungen nur wenig voneinander abweichen. Zu­ sätzlich wurde in das Diagramm noch der Konvergenzverlauf eines etwa 8 m von der Großbohrung entfernt angesetzten Schießbohrlochs eingetragen, das durch die Hohlraumwirkung des Großbohrlochs unbeeinflußt ist.

Man erkennt, daß die Konvergenzwerte der Bohrungen I bis III hinter denen der Vergleichsbohrung Zurückbleiben, was ein­ deutig auf einen "Entlastungseffekt” durch das Vorhanden­ sein des Großbohrlochs hinweist. Ein solcher Entlastungs­ effekt wurde auch erwartet, zumal gerade das Steinsalzberg­ werk Borth Gelegenheit bot, an Strecken oberhalb größerer

Gesamtzeit in Tagen

Bild 17# Zeitliche Konvergenz von Schießbohrlöchern in der Einflußzone einer Großbohrung in Vergleich mit der Konver­ genz eines ungestörten Schießbohrlochs sowie der Horizontalbzw. Vertikalkonvergenz der als "Störung” angesetzten Groß­ bohrung

Abbaue dergleichen Entlastungserscheinungen zu beobachten« Die Materialwanderung wird in den größeren Hohlraum abge­ lenkt und die Konvergenz der Streckenstöße weitgehend herab­ gemindert* Bei diesen so entlasteten Strecken zeigen sich auch kaum Abschalerscheinungen an den Streckenstößen, beson­ ders bei günstig, d.h* rundlich profilierten Querschnitts­ formen*

Eine sehr umfassende Amalyse über den Hohlraumeinfluß der Gru­ benbaue insbesondere auch in Hinblick auf die Reichweite lie­ ferte bemerkenswerte Koinzidenzen zwischen tatsächlich Vorge­ fundenen Druckauswirküngen und Prognosen, die sich anhand von Grubenplähen, geologischen Profilen sowie einer genügenden Kenntnis der petrographisehen und - soweit erkundet - auch festigkeitsmechanischen Beschaffenheit des Gesteinsmaterials treffen.ließen* Angeregt durch die vorliegenden Meßresultate, wollen wir künftig den durch Zeitund Hohlraumeinfluß beding­ ten Druckerscheinungen noch mehr Beachtung schenken mit dem Ziel einer möglichst umfassenden meßtechnischen Erschließung

aller für die Praxis wichtigen gebirgemechanischen Bewegungs­

vorgänge.

Literatur

[1]Denkhaus, H.-G.: Gebirgsfestigkeit und Gesteinsfestig­ keit. Bericht Uber das 5. Ländertreffen des Interna­ tionalen Büros für Gebirgsmeohanik, Akademie-Verlag Berlin (1964), S. 47-61

[2]Müller, L,s Unterschiede der technischen Eigenschaften von Gestein und Gebirge - Definition der Gebirgsei-

genschaften. Bericht über das 5* Ländertreffen des Internationalen Büros für Gebirgsmeohanik, AkademieVerlag Berlin (1964), S. 62-67

[3] Dreyer, W.: Die Bedeutung der Festigkeit des Gebirges im Kaliund Steinsalzbergbau. Bericht über das 5« Ländertreffen des Internationalen Büros für Gebirgsmechanik, Akademie-Verlag Berlin (1964), S. 68-88

[4] Dreyer, W., und H. Borohert: Kritische Betrachtung zur

Prüfkörperformel von Gesteinen. Bergbautechnik 12 (1962) , Heft 5, S. 265-272

[5]] Dreyer, W. , und H. Bordiert: Ähnliohkeitsmechanik - Ein Beitrag zur Gesteinsphysik und Gebirgsdruckforschung. Bergbauwissenschaften 9 (1962), H. 15/16, S. 356-361

[6]Beckmann, R.T.: Compressive strength versus length-dia- meter tatios of potash specimens. United States Department of the Interior, Bureau of Mines - Report

of Investigations 6339 (1963), S. 1-15

\J2 Dreyer, W.: Die Bedeutung von Modellversuchen an Salzge­ steinen für die Beurteilung gebirgsmechanisoher Pro­ bleme im Kalibergbau. Bergakademie 16 (1964), H. 3,

S. 157-162

[8]Dreyer, W., und H. Borchert: Messung der Bohrlochkonver­

genz in Pfeilerund Streckenstößen. Kali und Stein­ salz 4 (1965), H. 4, S. 112-116

[9] Dreyer, W.: Konvergenz und Standdauer von Bohrungen im

Salzgebirge. Berioht über das 6. Ländertreffen des Internationalen Büros für Gebirgsmeohanik, AkademieVerlag Berlin (1965)

[10] Dreyer, W., und H. Borchert: Entwicklung eines neuartigen Meßpatronentyps zur Bestimmung des absoluten Gebirgsdrucks in Salzgesteins-Pfeilern. Kali und Steinsalz 3 (1963) , H. 10, S. 330-337

Diskussion

Gimm

Bel welchen Ges teinsarten Ist naoh Ihrer Erfahrung Im Hinbllok auf die Inhomogenität des Geblrgsverbandes eine Über­ tragung der Laborergebnisse auf die betriebliche Praxis mög­ lich bzw* wo liegen die Grenzen dieser Übertragbarkeit?

Dreier

Bel Carnallit, Steinsalz und Hartsalz ist die Übertragbar­ keit gegeben» vorausgesetzt» daß bei der Probenbearbeitung die notwendige Soigfalt aufgewendet wird* Schwierigkeiten treten bei Hartgesteinen auf*

Uhlmann

Ist zu erwarten» daß die Spannungsverteilung in den unter­ suchten Abbau-Elementarzellen die gleiche ist wie bei einem vollständigen Kaminer-Pfeilersystem?

Dreyjer

Wegen der Symmetrieeigenschaften sind gleiche Spannungsver­ hältnisse vorhanden*

Höfer

Zur Frage von Prof* Gimm möchte ich bemerken, daß Untersu­ chungen des IFG gezeigt haben, daß für rheologische Kenn­ größen das Ähnlichkeitsgesetz offenbar nicht gilt*

Halten Sie es für möglich, einer Pfeilerdimensionierung die an kubischen Proben gewonnenen Druckfestigkeitswerte zugrunde zu legen? Der Aufwand zur Herstellung von.Pfeilermodellen ist vergleichsweise groß.

Dreyer

Genauere Werte sind naturgemäß mit Pfeilermodellen zu erhal­ ten* Auch wir streben aber an, die Druckfestigkeitswerte von einfachen Probekörpern zur Dimensionierung heranzuziehen, wo­ bei allerdings die an Pfeilermodellen erhaltenen Ergebnisse zu berücksichtigen sind.

Pickert

Ist das Schlankheitsmaß, bei dem von einem eigentlichen Zu­ bruchgehen des Pfeilers infolge Brikettierwirkung nicht mehr gesprochen werden kann, von der Salzart abhängig?

Dreyer

Bei den untersuchten Salzgesteinen war dieses Maß stets an­ nähernd gleich und lag zwischen 1/4 und 1/5.

Uhljnbecker

Wir fanden bei Carnallit 1/8 - 1/10.

Vogler

Machte sich bei Ihren Druckfestigkeitsuntersuchungen der Ein­ fluß unterschiedlicher‘Korngrößen bemerkbar?

Dreyer

Dieser Einfluß ist vorhanden und wurde eingehend untersucht. Bei Steinsalz ist die Abhängigkeit der Druckfestigkeit von der Korngröße sehr groß.

Vogler_

Für welche Bohrlochtiefe gilt die festgestellte Äquivalenz von Bohrlochverformung in situ und vom Modellversuch?

Dreyer

Die Messungen am Anstehenden wurden im Bereioh der Außenhaut vorgenommen.

Von M. Uhlmann, Sondershausen

Bergbauund Iiigenieurgeophysik werden seit einigen Jahren in verstärktem Maße zur Lösung von Teilproblemen in der Geo­ mechanik eingesetzt. Die Geophysik kommt dabei mit ihren Me­ thoden der steigenden Forderung der Geomechanik entgegen, Meßverfahren zu verwenden, die unmittelbar am oder im Anste­ henden einzusetzen sind. Es werden damit eine Vielzahl von Fehlerquellen vermieden, die mit der Probenahme, dem Einfluß des Probentransportes und der nachträglichen Probenbearbei­ tung verbunden sind.

Während die Geophysik, ihrer klassischen Aufgabenstellung ent­ sprechend, im allgemeinen bemüht ist, Aussagen über Lage, Größe und Entfernung bergbaulich und geologisch interessie­ render Gesteinsinhomogenitäten zu machen, interessieren bei ihrer Verwendung in der Geomechanik Parameter, die das festig­ keitsmechanische Verhalten des Gebirges kennzeichnen. Der überwiegende Teil sämtlicher bisher bekannt gewordenen Unter­ suchungen der angewandten Geophysik in der Geomechanik beruht auf der Anwendung elastischer Festkörperwellen, d.h. auf dem Studium akustlsoher Eigenschaften und Phänomene des Gebirgsmassivs. Dabei werden entweder spontane geblrgsmechanische Ereignisse beobachtet, registriert und ausgewertet, bei denen also natürliche Schallquellen (Herde) vorhanden sind (Gebirgsschläge, geoakustische Geräusche), oder es werden die Eigen­ schaften künstlicher Schallfelder im Massiv untersucht, die man dem Gebirge durch Hammerschlag, Sprengung und Ultraschall­ sender aufprägt. Im erstgenannten Fall spricht man von Eigen­ impulsmethoden, im zweiten von Fremdimpulsmethoden. Im Zusam­ menhang mit der Ermittlung elastischer Kennwerte des Gebirges, die zur Beurteilung des geomechanischen Zustandes herangezo­ gen werden, interessieren die Fremdimpulsverfahren. Dabei ist die wichtige Feststellung zu treffen, daß es sich bei diesen Kenngrößen um dynamisch bestimmte Parameter handelt, die in ihren Eigenschaften bei Stpannungsveränderungen, bei Plasti-

zierung bzw. Annäherung an den Bruchzustand des Gebirges ein anderes Verhalten zeigen als die entsprechenden statischen Kennwerte. Auf diesem Gebiet ist noch ein weites Betätigungs­ feld für die Grundlagenforschung offen.

Ultraschallmessungen an Salzpfeilern

Während bei früheren Ultraschallmessungen, die von uns an Salzpfeilern durohgeführt wurden, nur die Bestimmung der lon­ gitudinalen Wellengesohwindigkeit möglich war, gelingt es seit einiger Zeit, zusätzlich die Geschwindigkeit der Trans­ versalwelle zu ermitteln. Die Kenntnis beider Geschwindigkeitswerte ermöglicht bekanntlich bei vorgegebener Dichte

des durchstrahlten Gesteins die Bestimmung von E-Modul und Poissonscher Konstante [1 , 2]. Dazu werden Ultraschallsen­ der und -empfänger an Gestängen in Bohrungen eingebracht. Bei der üblichen Meßanordnung sind Sender und Empfänger einander zugekehrt. Dabei ergeben sich Schalloszillogramme vom !fyp Bild 1 (siehe Bildtafel VI), die durch einen schar­ fen ersten Einsatz der P-Welle gekennzeichnet sind. Ein S- Welleneinsatz ist nicht nachweisbar. Dreht man Sender und Empfänger in den Bohrungen gegensinnig, so daß schließlich Abstrahlund Empfangsrichtung parallel verlaufen, so er­ hält man Schalloszillogramme nach Bild 2 (siehe Bildtafel VI). Hierbei ist die longitudinale Welle nahezu vollstän­ dig unterdrückt, während sich ein steiler Schwingungseinsatz der S-Welle im Schwingungsbild markiert [3l.

Die Ursache dieses Effektes ist in den unterschiedlichen Richtcharakteristiken von Sender und Empfänger für die P- und S-Welle zu suchen. In den Bildern 3 und 4 sind die

Sendeund Empfangscharakteristiken für die beiden Grundstel­ lungen dargestellt. In Richtung der Schwingbewegung beider Wandler wird vornehmlich eine P-Welle ausgestrahlt bzw. empfangen, senkrecht dazu eine S-Welle. Mit dieser Methode, die keines zusätzlichen Geräteaufwandes bedarf, wurden Pro­ file des E-Moduls und der Querdehnungszahl über die gesamte Breite von Salzpfeilern aufgenommen.

Als bemerkenswertes Ergebnis früherer P-Wellengeschwindig- keitsmessungen an Pfeilern des Südharzund Werra-Kaligebie-