Stability of Rock Slopes and Underground Excavations / Standfestigkeit von Felsböschungen und Untertagebauten: Contributions to the Josef-Stini-Colloquium (18th Geomechanical Colloquium) of the Austrian Society for Geomechanics / Vorträge des Josef-Stini-

164 Pages·1970·7.113 MB·German-English-French

by  L. Müller (auth.), Leopold Müller (eds.)

Rock Mechanics
Felsmechanik
Mecanique des Roches
Supplementum 1
Stability of Rock Slopes
and Underground Excavations
Contributions to the Josef-Stini-Colloquium
(l8th Geomechanical Colloquiuml
of the Austrian Society for Geomechanics
Standfestigkeit von Felsboschungen
und Untertagebauten
Vortrage des Josef-Stini-Kolloquiums
(l8. Geomechanik-Kolloquiuml
der Osterreichischen Gesellschaft fUr Geomechanik
Edited by / Herausgegeben von
Leopold Muller-Salzburg
With 115 Figures/ Mit 115 Abbildungen
1970 Springer-Verlag Wien New York
Editorial Board
L. Miiller-Salzburg (Chairman)
H. G. Denkhaus P. Habib
P. Duffaut A. E. Scheidegger
L. A. Endersbee A. Watznauer
C. Fairhurst R. Wolters
K. Gray O. C. Zienkiewicz
International Society
for Rock Mechanics
The Society was constituted in 1962 in Salzburg.
Its first President was Leopold Miiller.
Board of the Society
President: Manuel Rocha
Vice Presidents: W. Judd L. A. Endersbee
A. J. Costa Nunes A. von Moos
H. G. Denkhaus M. Yoshida
Secretary-General: R. Oliveira
ISBN-13:978-3-2U-80958-7 e-ISBN-13:978-3-7091-8243-7
DOl: 10.1007/978-3-7091-8243-7
AIle Rechte vorbehalten
Kein Teil dieses Buches darf ohne schriftliche Genehmigung des Springer-Verlages iibersetzt
oder in irgendeiner Form vervielfiiltigt werden
Library of Congress Catalog Card Number 77-117914
Softcover reprint of the hardcover 1st edition 1970
Titel Nr. 9267
Index - Inhaltsverzeichnis - Table des matieres
Aile Aufsatze in deutscher Sprache, mit Titeln und Zusammenfassungen in Englisch
und Franzosisch
All papers are written in German, with headings and summaries in English and French
Les articles sont ecrits en allemand, avec les titres et resumes en franyais et en anglais
Seite
Muller, L.: Eroffnungsworte zum Josef-Stini-Kolloquium ............... .
Wolters, R.: Reibungswiderstande auf Scherkliiften - Ergebnisse von Laboratoriums-
untersuchungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 3
Frictional Resistances on Shearing Joints - Results of Laboratory Investigations
Resistance au frottement sur les fissures de cisaillement - Resultats des essais
de laboratoire
Rengers, N. und L. Muller: Kinematische Versuche an geomechanischen Modellen . .. 20
Kinematical Studies on Geomechanical Models
Essais cinematiques avec des modeles geomecaniques
Weber, H. J.: ErhOhung der Stabilitat von TagbaubOschungen durch Berucksichtigung
des GebirgsgefUges bei der Anlage von Gewinnungsstatten (Zusammenfassung) 32
Increase of Stability of Opencast Slopes by Taking into Account the Rock Mass
Fabric when Installing a Mine (Summary)
Mosna, J.: Die Bestimmung der Schwerpunkte von Lagerstattenteilen mit bestimmten
physiko-mechanischen Eigenschaften fUr die Projektierung von Gruben und
Steinbruchen (Zusammenfassung) . . . . . . . 33
The Significance of Determining Centres of Gravity of Parts of Mineral Deposits
with Certain Mechanical Properties for Planning of Mines and Quarries (Summary)
La determination des centres de gravite des parties d'un gisement ayant des
proprietes physiques et mecaniques particulieres, et son interet pour les projets
de mines et de carrieres (Resume)
Prinz, H.: Fossile Einbruchschlote im Mittleren Buntsandstein der Vorderrhon, ent
standen durch Auslaugung von Salzgesteinen im tiefen Zechsteinuntergrund . .. 35
Cylindrical fossil collapse structures in the Middle Buntsandstein of the RhOn
Mountains, caused by the leaching of the deep lying saline rocks of Zechstein age
Cheminees d'effondrement fossiles dans Ie gres bigarre des monts Rhoen, resultees
du lessivage des roches salinaires du zechstein profond
Feder, G.: Uber das Knickverhalten von Stollenauskleidungen in Fels- und Lockerboden 43
The Buckling Characteristics of Tunnel Linings in Rock and Loose Soil
Le processus de flambage des blindages de galeries dans les terrains rocheux
et meubles
IV Inhaltsverzeiclmis
Seite
Rabcewicz, L. v.: Die halbsteife Schale als Mittel zur empirisch-wissenschaftlichen Be
messung von Hohlraumbauten . . . . . . . . . . . '. . . . . . . . . . . . . . .. 58
The Semistiff Shell as Means for the Empirical Scientific Dimensioning of Under
ground Excavations
Detzlhofer, H.: Erfahrungen bei der Sicherung von Stollenausbriichen in gebrachen
und drucliliaften Gebirgsstrecken. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 69
Experience in securing gallery deformations in headings through weak and
yielding rock
Experiences sur les dMormations de galeries dans des roches faibles et poussantes
Hautum, F.: Uber die Abstiitzung des Innendruckes von Betonstollen auf das Gebirge
- Betrachtungen zur Injektionsvorspannung nach dem Verfahren OBAG-KUNZ 87
On the Support of the Internal Pressure Acting in Concrete-Lined Tunnels in
Rock - Prestressing by Grouting, According to the System OBAG-KUNZ
Remarques concernant la transmission de la pression interieure des tunnels
betonnes sur Ie massif rocheux - Considerations sur la precontrainte par
injections suivant Ie procede OBAG-KUNZ
Rescher, o. J.: Die Anwendung des Gefrierverfahrens beim Ausbau eines Stollens
in einer schwierigen Gebirgsstrecke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
Application of Refrigeration during Construction of an Adduction Gallery in
Difficult Ground
Application de la congelation lors de la construction d'une galerie dans un terrain
difficile
Discussions - Diskussionen - Discussions ....................... 124
Rock Mechanics, Supp!. 1, 1-2 (1970)
Eroffnungsworte zum Josef-Stini-Kolloquium
Von
L. Muller -Salzburg
Seit dem Tode Josef Stinis, der vor 18 Jahren die Osterreichische Gesell
schaft fur Geomechanik mitbegrunden half und in ihr bis zu seinem Tode wirkte,
sind 10 Jahre ins Land gegangen. Es war den Veranstaltern ein Anliegen, das dies
jahrige Kolloquium mit seinem Namen zu verbinden; nicht um seine Leistungen zu
wurdigen - das hieBe Eulen nach Athen tragen -, nicht um das Bild dieser eigen
standigen und eigenartigen Individualitat in Erinnerung zu bringen, welcher noch
lebendig vor uns allen steht, sondern um seiner in Dankbarkeit zu gedenken.
Die Osterrcichische Gescllschaft fur Geomechanik ist stolz darauf, diesen
Mann ihren Vorkampfer zu nennen. Wenn unser Salzburger Kreis bereits in den
fiinfziger Jahren Grundsatze erarbeiten konnte, welche heute noch, ja heute erst
recht gelten, und noeh vor etlichen Jahren einen Vorsprung aufzuweisen hatte, so
ist das nicht zuletzt dem glucklichen Umstande zu danken, daB nahezu dreiBig
J ahrgange von Bauingenieuren durch seine Schule der Ingenieurgeologie und zwanzig
weitere durch die Schule seiner Nachfolger gegangen sind, eine Schule, in welcher
der Blick der Ingenieure auf die geologischen Gegebenheiten, auf ihre quantitative
Erfassung und ihre mechanische Bedeutung gerichtet wurde. Wenn die Klufte zu
einem unserer zentralen Themen gehoren und wir gelernt haben, die Eigenschaften
des Gebirges von jenen des Gesteins zu unterscheiden, so ist das Geist von seinem
Geiste. Wenn wir erst vor kurzem aus dem internationalen Schrifttum als groBte
Neuigkeit erfahren haben, daB ein Felsmechaniker die Klufte beachten musse, weil
die Eigenschaften des Gebirges im wesentlichen durch deren Anordnung bestimmt
werden, so erinnern wir uns mit Befriedigung daran, daB S tin i und niemand
anderer es war, der uns als Horern in den zwanziger Jahren wie ein Trommler die
Bedeutung der Kliifte eingehammert und geklufteten Fels mit einem wohl gefugten
Trockenmauerwerk verglichen hat; ein Bild ubrigens, aus dem sich viele Eigen
schaften des Diskontinuums haben ableiten lassen.
Seine grundlegenden Darstellungen des Talzuschubes, so sehr sie eigentlich
zur geologischen Weltliteratur gehoren sollten, sind in der Welt leider nicht bekannt
geworden, sondern die Tatsache dieser haufigen Erscheinungen ist erst vor wenigen
Jahren in Amerika neu entdeckt worden. Vielleicht lag es an seiner allzu osterrei
chischen Zuruckgezogenheit, daB Stini nicht in dem MaBe in die Welt wirkte, wie
es seiner Berufung und Begabung entsprochen hatte. Vielleicht lagen hier die Gren
zen, die jedem in seinem Innern gesetzt sind. Vielleicht aber liegt es daran, daB es
oft lange dauert, bis sich Wahrheiten endlich durchsetzen. Denn es ist die GroBe,
aber auch das harte Geschick der Genialen, unter die wir Josef S tin i rechnen
durfen, daB sie ihrer Zeit voraus sind und daB die Zeitgenossen oft nicht mit ihnen
gehen. Entscheidend war in dieser Hinsicht ohne Zweifel, daB Stini nur in deut
scher Sprache publiziert hat und diese in den angelsachsischen Landern nicht ge
lesen wird. So beriihrt es uns schmerzlich, wenn es Bucher der Ingenieurgeologie
gibt, die den Namen ihres eigentlichen Begrunders nicht einmal kennen.
Rock Mechanics, Suppl. 1
2 Eroffnungsworte zum Josef-Stini-Kolloquium
In seinem eigenen Lande aber ist man mitgegangen; gerade dieser Salzburger
Kreis und seine Arbeiten beweisen es. Hier hat S tin i in die Ferne, zumal in die
zeitliche Ferne gewirkt, in einem AusmaB, von welchem er in seiner iibergroBen
einmaligen Bescheidenheit gar keine Vorstellung hatte.
So hat sein Beitrag zur Kliirung der Begriffsbildung in der Gebirgsdrucklehre
beim III. Kolloquium auBerordentlich forderlich gewirkt auf die Auffassungen von
der Beherrschung des Gebirgsdruckes durch neue Methoden und Erkenntnisse, welche
in diesem Kreise besonders gepflegt und auch im gegenwiirtigen Kolloquium aus
neuer Sicht dargestellt werden.
Wenn Stini und Petzny auf unserem VI. Kolloquium iiber Wasserspren
gung und Felsgrundbriiche gesprochen haben, dann konnen wir erst am heutigen
Stand der Wissenschaft so recht ermessen, wie sehr seine Gedanken in die Weite
gewirkt haben. Damals fragte mich Professor S tin i, ehe er es wagte, den neuen
Begriff der Offentlichkeit vorzulegen: Gibt es im Fels iiberhaupt so etwas wie einen
hydraulischen Grundbruch; kann es ihn geben? So neu war diese Art, den Fels als
ein Zweiphasen-Diskontinuum zu denken; und so neu ist sie heute noch, daB bisher
nur wenige die Rolle erkannt haben, welche "Sprengwasser" bei der groBten tech
nischen Katastrophe des Jahrhunderts, der Felsgleitung vom Monte Toe, spielte.
Auch sein letzter Vortrag - er hielt ihn auf dem VIII. Kolloquium 1957 -
behandelte das Kluftwasser. Wie bedeutend er war, erkennen wir an den Auswir
kungen auf den Talsperrenbau; wenn wir heute den Dichtungsschleiern eine ganz
andere Richtung geben als vor 10 Jahren und die Felswiderlager kriiftig driinieren,
so haben Gedanken Friichte getragen, die er gleich Samenkornern in die Felsritzen
gelegt hat.
Wenn er aber den damaligen Vortrag mit den Worten einleitete " ... alles in
den Wind gesprochen, alles in den Kamin geschrieben", so irrte er in diesem einen
Punkt ganz bestimrnt: Nichts war in den Wind gesprochen, es sei denn, der Wind
hiitte es weitergetfllgen, wie Samen, damit sie Wurzeln schlagen; nichts war in den
Kamin geschrieben. Mogen auch heute Tausende von Ingenieurgeologen in der Welt,
wenn sie Kliifte messen, dies tun, ohne zu wissen, daB es Josef Stini war, der
damit angefangen hat, diese elementaren Messungen fiir die Baugeologie und Fels
mechanik nutzbar zu machen, - das ziihlt nicht: Sie werden gemessen; nur darauf
komrnt es an! Wenn wir zum heurigen Kolloquium, das eigentlich nur als eine be
scheidene nationale Veranstaltung im alten kleineren Kreis gedacht war, doch wieder
nahezu 300 Teilnehmer und Giiste aus 9 Staaten begriiBen diirfen, dann zeugt dieses
Interesse nicht nur fUr die stiirmische Entwicklung, welche die Geomechanik heute -
beinahe hiitte ich gesagt: erleidet - fUr die Bedeutung, welche sie gewonnen hat,
sondern es bestiitigt uns auch, daB der methodische Weg, den wir seit 18 Jahren
verfolgen und auf welchen S tin i uns vor aHem gewiesen hat, der richtige war.
So konnen wir unserem Lehrer und dem Mitbegriinder unserer Gesellschaft,
dem unentwegten Impulsgeber und Anreger so vieler Gedanken, die zur Sicherung
des Lebens auf der Erde beitragen, die Ehrfurcht, die wir ihm gegeniiber hegen,
nicht besser bekunden, als wenn wir uns zu seinen Grundsiitzen bekennen: in inniger
Verbindung mit der Natur und niemals gegen sie unsere Ingenieurbauwerke zu
planen und zu errichten und das wichtige Grenzgebiet zwischen Geologie und Bau
wesen, die Wechselbeziehungen zwischen dies en, dem Bergbau und den Geowissen
schaften, niemals aus dem Auge zu lassen. In diesem Sinne ist das KoHoquium
gemeint, in diesem Geiste sei es eroffnet.
Gliickauf!
Rock Mechanics, Supp!. 1, 3-19 (1970)
Reibungswiderstande auf Scherkliiften -
Ergebnisse von Laboratoriumsuntersuchungen
Von
R. Wolters
Mit 12 Abbildungen
(Eingegangen am 9. Marz 1969)
Zusammenfassung - Summary - Resume
Reibungswiderstiinde auf Scherkliiften - Ergebnisse von Laboratoriumsuntersuchungen.
Der Reibungswiderstand auf Trennflachen im Gebirge bestimmt maBgeblich des sen Scher
festigkeit. In-situ-Versuche sind haufig nicht moglich und stets kostspielig. Es wird der
Versuch unternommen, in Laboratoriumsuntersuchungen an kleinen Proben GesetzmiiBig
keiten tiber den Reibungswiderstand zu finden. Es wurden Sedimentgesteine verschiedener
KorngroBenbereiche, verschiedener Mineralzusammensetzung und unterschiedlicher Korn
bindung untersucht: Sandstein (ankeritisches Bindemittel), Silt- und Tonstein des Ruhr
karbons, Buntsandstein (tonig-kalkiges Bindemittel) und Quarzit des Rheinischen Schiefer
gebirges (kieseliges Bindemittel). Proben dieser Gesteine, bei denen sich in Dreiaxialdruck
versuchen nur eine einzige Bruchfuge eingestellt hatte, wurden in Dreiaxialzellen bei ver
schiedenen allseitigen Drticken nochmals belastet. Dabei wurde der Reibungswiderstand
auf den Flachen bestimmt. Es zeigt sich bei den hier untersuchten Fallen, daB die Reibung
auf Fugen von Sedimentgesteinen sich sehr der von Lockersedimenten nahert. 1m einzelnen
wird der Reibungswiderstand beeinfluBt von der Hohe des allseitigen Drucks, von der
Bruchfestigkeit des Gesteins bzw. vom Bindemittel, von der Petrographie und vom Winkel
der Scherflache zur angreifenden Kraft. Geschwindigkeitsanderungen bei der Verformung
dagegen andern nicht den erreichten Hochstwert.
Frictional Resistances on Shearing Joints - Results of Laboratory Investigations.
The shear strength in rocks is determined by the frictional resistance in joints. In situ tests
are often not feasible and always expensive. It is tried in laboratory tests with small
samples to ascertain regularities of frictional resistance. Sedimentary rocks of various
grain size distributions, mineral compositions and with different cementing materials were
investigated: Sandstones (ankeritic binder), siltstones and clay shales from the Ruhrkarbon,
Buntsandstein (clayey-limey binder) and quartzite from the Rheinische Schiefergebirge
(silicic binder). Rock samples which had shown only one plane of failure in triaxial tests,
were loaded once more in triaxial cells under various confining pressures in order to
measure the frictional resistance between the two parts. The test showed frictional resistances
in the joints of the sedimentary rocks similar to the internal friction of corresponding
soils. The frictional resistance is an effect of confining pressure, failure strength of the
rock or rather its cementing material, of the petrography and the inclination of the failure
plane already existing. Measured values did not depend on the rate of loading.
Resistance au frottement sur les fissures de cisaillement. - Resultats des essais de
laboratoire. La resistance au cisaillement des roches Ie long des surfaces de separation
est influencee principalement par la resistance au frottement de celles-ci. Des essais
grandeur nature ne sont pas possibles dans tous les cas et sont toujours d'un prix eleve.
On a essaye de trouver les lois de la resistance au frottement par l'examen de petits
I'
4 R. Wol ters:
echantillons au laboratoire. On a etudie des roches sediment aires de differentes granulo
metries, de differentes compositions mineralogiques et avec differents liants: des gres
(liant ankeritique), des roches silteuses et argileuses du Carbonifere de la Ruhr, des roches
du Buntsandstein (liant argilo-calcareux) et des quarzites du massif schisteux rhtinan
(liant siliceux). Des echantillons qui n'ont montre qu'un plan de rupture a l'essai triaxial
ont ete soumis a nouveau a diverses pressions laterales afin de me surer la resistance au
frottement sur ce plan. Les cas etudies ont montre que Ie frottement de glissement sur les
plans de rupture des roches sediment aires res semble fortement a celui des sols. En resume
la resistance au frottement est influencee par la valeur de la pression laterale, par la
resistance a la rupture de la roche ou du liant, par la petrographie et par l'angle entre
Ie plan de cisaillement et la force agissante. Un changement de la vitesse de deformation
n'influence pas Ie maximum de la valeur atteinte pour la resistance au frottement.
1. Einleitung
Zum Versuch, Festigkeits- und Verformungsverhalten eines Gesteinsverbandes
durch Synthese von Einzelfaktoren zu ermitteln, gehOrt die Aufnahme der Schich
tenfolge und -ausbildung, der Lagerungsverhiiltnisse und des KluftgefUges mit Lage,
Erstreckung, Ausbildung, Durchtrennungsgrad usw. Besonders wichtig ist auch die
Kenntnis des Reibungswiderstandes auf den Trennflachen, denn die Scherfestigkeit
eines Gebirges setzt sich zusammen aus echtem Scherwiderstand von intakten Ge
steinspartien und aus dem Widerstand gegen und bei Bewegung auf den Trenn
flitchen. Je nach Richtung und Durchtrennungsgrad der Kltifte ist der Anteil dieser
beiden Faktoren groBer oder kleiner. Allgemein aber ist im zerkltifteten Gebirge
der Reibungswiderstand auf den Trennflachen bestimmend fUr die Scherfestigkeit.
Ftihrt die Beanspruchung eines Gesteinsverbandes zu einer durchgehenden Bewe
gungsbahn oder Gleitflache, die den vorhandenen Trennfliichen entspricht, dann ist
hier die Scherfestigkeit eine Restscherfestigkeit und entspricht dem Reibungswider
stand auf diesen Trennflachen.
Die Bestimmung dieses Wertes in situ ist vielfach nicht moglich oder erschwert,
immer aber sehr aufwendig. Es ist deshalb wohl selbstverstandlich, daB nach ein
facheren Methoden und sogar nach Moglichkeiten einer Bestimmung im Labora··
torium Umschau gehalten wird.
Setzt man bei einer Gesteinsprobe im Dreiaxialdruckgerat den Versuch tiber
den Bruchpunkt hinaus fort, so fallt die Zusatzspannung nicht ganz ab, sondern
es bleibt eine Restspannung, die aus der Reibung auf den eingetretenen Bruchflachen
resultiert. Wenn der gemessenc Restwiderstand einer bestimmten GroBe der Ver
schiebungs- bzw. Reibungsflache zugeordnet werden konnte und wenn bei Reihen
untersuchungen solcher Art sich bereits GesetzmaBigkeiten auch fUr so verhaltnis
maBig kleine Bereiche abzeichnen wtirden, mtiBte eine Ubertragung auf groBere Ver
haltnisse moglich und eine Laboratoriumsmethode damit auch fUr die Bestimmung
dieser GroBe anwendbar sein.
2. Versuchsdurchffihrung und Auswertung
Ftir systematische Untersuchungen tiber das Festigkeitsverhalten von Gesteinen
waren im Laboratorium des Geologischen Landesamtes Nordrhein-Westfalen in den
vergangenen Jahren eine groBe Zahl von Zylinderproben (Durchmesser 3,6 cm und
Lange etwa 9 cm) in Dreiaxialdruckgeraten bis zum Bruch beansprucht worden.
Ein kleiner Teil dieser Proben weist nur eine einzige, durchgehende Scherfuge auf.
Solche Proben boten sich an fUr eine Ermittlung des Reibungswiderstandes bei Be
wegung auf diesen Flachen. Von Vorteil war hierbei auch noch, daB bereits eine
Reihe anderer Kennziffern dieser Proben wie Bruchfestigkeit, Raumgewicht, Poren-
Reibungswiderstiinde auf Scherkluften - Laboratoriumsuntersuchungsergebnisse 5
volumen usw. bestimmt war. Ferner waren diese Trennfliichen gleicher Entstehungs
art und etwa gleichen Alters, was in bezug auf sekundiire Veriinderungen (wie z. B.
Verwitterung) von EinfluB auf die Ergebnisse sein muBte.
Fur die n€Uen Versuche* wurden Proben mit moglichst ebenen Scherfugen und
ohne Ausbruche oder sonstige Storungen an den Riindern ausgewiihlt (Abb. 1 zeigt
zwei Buntsandsteinproben).
Auch Proben mit leicht schaufelformigen Bruchfugen konnten noch verwendet
werden, wenn die Rundung auf der ganzen Fliiche gleich blieb. Die lufttrockenen
Probenteile - wieder zu einem Zylinder zusammengefugt - wurden mit einer durch-
Abb. 1. Buntsandsteinproben mit Bruchfugen
Triaxial test samples from the Buntsandstein with planes of failure
Echantillons des roches du Buntsandstein avec plans de rupture de l'essai triaxial
scheinenden Gummihulle versehen, so daB der einwandfreie Sitz zu beobachten war.
In Dreiaxialdruckzellen erfolgte dann bei verschiedenen allseitigen Driicken eine
zusiitzliche axiale Belastung (Abb. 2). Als Seitendrucke wurden zuniichst 10, 50
und 100 kp/cm2 gewiihlt, spiiter fUr die Feststellung des Einflusses einzelner Fak
toren nur noch 10 kp/cm2. Dieser allseitige Druck wurde bei jedem Versuch konstant
gehalten. Die Verformung der Probe erfolgte mit gleichbleibender Geschwindigkeit.
Dabei stieg die Zusatzlast immer nur bis zu einer gewissen Hohe an. Von diesem
Punkt ab wurde dann im allgemeinen auch bei weiterer Verformung, also bei wei
terem Aneinandervorbeigleiten der beiden Probenstucke, keine Erhohung der zu
siitzlichen axialen Last mehr gemessen. Sowohl die in eine Ebene projizierte bzw.
auf ihr abgerollte Fugenflache als auch die nach Fortschritt des Versuches verblei
bende Beruhrungsfliiche wurden ausplanimetriert. Der hochste, gleichbleibende Wert
der Zusatzlast, bezogen auf die jeweilige Beruhrungsfliiche, wird im folgenden als
Reibungswiderstand bezeichnet, wobei Klarheit besteht, daB dies nur der Dimen
sion nach eine Spannung ist. Wenn die Bruchwinkel aIle gleich groB wiiren, wiire
der so definierte Reibungswiderstand proportional der in dieser Fliiche wirkenden
Schubspannung. (Mit dieser Darstellungsweise und in Verbindung mit den in an
deren Abbildungen gemachten Angaben [z. B. Bruchwinkel] konnen die Ergebnisse
der Untersuchungen yom Leser auch fUr spezielle Probleme weiterverwendet werden.)
* Fur die wertvolle Hilfe bei der Durchfiihrung der Versuche mochte ich auch hier
Herrn H. E i c h h 0 r n herzlich danken.
6 R. Wol te rs:
Die Verkiirzung des Abstandes der Probenenden (Wegmessung) und die axiale Zu
satzlast (Kraftmessung) wurden mit Gebern auf Dehnungsme13streifenbasis, wie
sie von Neuber u. Wolters (1963) und Strasser (1968) beschrieben wurden,
direkt an der Probe gemessen und laufend registriert. Abb. 3 zeigt die Aufzeich
nungen von mehreren Versuchen an Karbonsandsteinproben, die mit unterschied
lichen Verformungsgeschwindigkeiten durchgeflihrt wurden, wie aus dem steileren
oder flacheren Anstieg der am Anfang jeweils rechts liegenden Wegmessung er
sichtlich ist. Die jeweils linke Linie gibt die axiale Last an, die hier zunachst schnell
ansteigt, dann aber bald einen gleichbleibend hohen Wert behalt, wahrend die Ver
formung (rechte Linie) gleichma13ig weiterverlauft. (Durch notwendiges Umschalten
t
d,
Abb. 2. Prinzipskizze der Versuchsdurchfiihrung
(Reibungswiderstand = 01 - 03 = zusatzliche axiale Belastung, bezogen auf die je nach
Verschiebungsbetrag verbleibende Scherfugenflache)
Schematic diagram showing the sample during friction test
(frictional resistance = 01 - 03 = additional axial load relative to the contact area in the
failure plane varying with translation)
Diagramme schematique de la methode d'essai
(resistance au frottement = 01 - 03 = charge axiale additionelle appliquee it la surface
de contact dans Ie plan de rupture, variable avec Ie deplacement)
am Rand des Papierstreifens entsteht eine zweite parallele Linie.) Da der Papier
vorschub konstant bleibt, ist aus dem zUrUckgelegten Weg auch die Verschiebungs
geschwindigkeit an den Scherflachen bekannt. Durch Steuerung der hydraulischen
Krafterzeuger kann die Vorschubsgeschwindigkeit der Probenteile in einfacher Weise
variiert werden.
3. Versuchsergebnisse
Flir die ersten Untersuchungen erschien es zweckma13ig, einmal Gesteine
verschiedener Mineralzusammensetzung bzw. Korngro13enbereiche und zum anderen
solche unterschiedlicher Kornbindung auszuwahlen. Flir die erste Gruppe standen
Sandsteine, Silt- und Tonsteine des Ruhrkarbons zur Verfiigung. Die Bedeutung