DD148480A3 - Schlitzdruckapparatur zur erzeugung kuenstlicher spannungsfelder im gebirge - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft die Druckeintragung auf zwei gegenueberliegende Flaechen schlitzfoermiger Hohlraeume im Inneren von Gebirgskoerpern, um dadurch vorgegebene Spannungszustaende, z.B. in der Randzone einer Stollenlaibung, zu erzeugen. Ein konkretes Anwendungsgebiet sind Schlitzbelastungsversuche aus dem Bereich der felsmechanischen Untersuchungsmethoden. Es ist das Ziel der Erfindung, die Schlitzdruecke mit einer Apparatur zu erreichen, die bei geringstem Aufwand eine oftmalige Wiederverwendung ermoeglicht. Die neue Schlitzdruckapparatur ist dadurch gekennzeichnet, dasz an die Unter- und Oberseite des Schlitzes zwei Stahlplatten anbetoniert und in den Zwischenraum eine entsprechende Anzahl von hydraulischen Druckstempeln bzw. Hebern eingesetzt werden. Die einzelnen Druckstempel werden ueber ein Verteilersystem zu einer hydraulischen Einheit vereint. Ueber die beiden anbetonierten Druckverteilungsplatten werden die erzeugten Druckkraefte als gleichmaeszige Spannung an da Gebirge abgegeben.

Description

Titel der Erfindung

"Schlitzdruckapparatur zur Erzeugung künstlicher Spannungsfelder im Gebirge"

Anwendungsbereich der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Druckeintragung auf zwei gegenüberliegende Flächen schlitzförmiger Hohlräume im Inneren von Gebirgskörpern. Damit werden vorgegebene Spannungszustände z.B. in der Randzone einer Stollenlaibung erzeugt, um die hierbei auftretenden Deformationen oder Änderungen anderer physikalischer Größen zu messen. Als konkretes Anwendungsgebiet sind die sogenannten Schlitzbelastungsversuche aus dem Bereich der felsmechanischen Untersuchungsmethoden zu nennen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Aus der einschlägigen Fachliteratur (z.B. Müller: "Der Felsbau", -Bd, 1, Ferdinand-Enke-Verlag, Stuttgart 1963 oder Förster, Heinrich, Pforr: "Entwicklung und Erprobung einer Schlitzmethode zur Bestimmung der Seitendruckziffer", Neue Bergbautechnik, Jg. 1, H. 10, 1971) ist bereits seit 15> Jahren bekannt, daß die Erzeugung eines hydraulischen Innendruckes in einem Schlitz, der am Stoß einer untertägigen Auffahrung herausgebohrt wurde, bisher ausschließlich durch einbetonierte Druckkissen erfolgt. Die größten Schlitze, die mit Druckkissen belastet wurden, hatten eine Länge von iOO cm und eine Tiefe von 30 cm. Die Kissen können aus Gummi oder Stahlblech hergestellt sein. Ihre Einbetonierung ist erforderlich, um einen guten Kontakt zwischen Kissen und Gebirge

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zu erreichen und Ausbeulungen des Kissens zu verhindern. Die Abbindezeit für den Beton beträgt 28 Tage. Gegen Ausbeulen in Richtung Hohlraum werden die Kissen durch einen Stahlträger gesichert, der über Anker an den Gebirgsstoß gepreßt wird. Pur den Druckaufbau im Kissen wird eine ölhydraulische Pumpe verwendet.

Sowohl die Gummikissen als auch die Stahlblechkissen haben den entscheidenden Nachteil, daß sie durch das notwendige Einbetonieren nicht wieder verwendbar, d.h. nur einmal einsetzbar sind. Gummikissen sind zudem nur für niedrige Drücke anwendbar, da sie relativ frühzeitig undicht werden. Stahlblechkissen lassen zwar weit höhere Drücke zu, besitzen jedoch oft nicht die genügende Flexibilität, um die Drücke gleichmäßig und ohne Abminderung an das Gebirge abzugeben.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, die von der Aufgabenstellung her geforderten Schlitzdrücke mit geringstem Aufwand und einfachsten Mitteln zu erzeugen. Es wird besonderer Wert darauf gelegt, daß keinerlei Materialverluste eintreten, was bei der Vielzahl solcher Versuche innerhalb eines Versuchskomplexes entscheidendes Gewicht hat.

Das Wesen der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die für die Druckerzeugung in künstlichen Gebirgsschlitzen bisher verwendeten Druckkissen, die immer nur einmal einsetzbar sind, durch eine einfache Apparatur ohne Materialverluste zu ersetzen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß an die Unter- und Oberseite eines Schlitzes zwei Stahlplatten anbetoniert und in den Zwischenraum eine entsprechende Anzahl von hydraulischen Druckstempeln bzw. Hebern eingesetzt werden. Die einzelnen Druckstempel werden über ein Verteilersystem zu einer hydraulischen Einheit vereint. Über die beiden anbetonierten Druckverteilungsplatten werden die erzeugten Druckkräfte als gleichmäßige Spannung an das Gebirge abgegeben. Als Druckstempel können die im Handel seit vielen Jahrzehnten für andere Anwendungsbe-

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sungen und Kraftgrößen verwendet werden. Diese Industrieheber zeichnen sich erfahrungsgemäß durch eine hohe Betriebssicherheit aus. Ihr gezielter Einsatz bei den beschriebenen Schlitzbelastungsversuchen ist völlig neu und erstmalig. Die ersten, probeweise aber mit konkreter Aufgabenstellung durchgeführten Versuche unter Anwendung der neuartigen Schlitzdruckapparatur haben bei ausgezeichneten Ergebnissen die großen Vorteile dieser Methode verdeutlicht. Die zu einer Batterie zusammengesetzten Industrieheber sind beliebig oft einsetzbar. Ihr Ausbau nach einem jeden Versuch ist völlig problemlos. Da selbst die beiden Druckverteilungsplatten aus dem Schlitz nach Versuchsende herausgelöst werden können, treten im Prinzip keinerlei Materialverluste ein. Die neue Schlitzdruckapparatur ist zudem völlig unabhängig von der Schlitzgeometrie, d.h., sie kann jeder Schlitzgröße angepaßt werden. Damit ist eine Druckbelastung wesentlich größerer Schlitze als bei der Verwendung von Druckkissen möglich. Die erreichbaren Drücke sind zwar etwas geringer als bei den Druckkissen aus Stahlblech, doch lassen sich bei einer entsprechenden Anzahl von Hebern in jedem Pail die bei ingenieurgeologischen Aufgabenstellungen geforderten Größenordnungen erreichen.

Ausführunftsbeispiel

Im folgenden wird als Ausführungsbeispiel die bereits erfolgreich getestete Schlitzdruckapparatur beschrieben, wie sie z.B. bei Schlitzbelastungsversuchen auf dem Gebiet der Felsmechanik einsetzbar ist. Die ßezugszeichen entsprechen den Angaben auf der beigefügten Skizze:

Im Stoß einer Strecke wird ein Schlitz 1 herausperforiert, dessen Richtung mit der Streckenachse übereinstimmt. Die dabei auftretenden Entlastungsdeformationen in seiner Umgebung werden gemessen. Gelingt es, durch Aufbringen eines hydraulischen Innendruckes diese Entlastungsdeformationen zu kompensieren, so können die am Stoß existierenden Spannungsgrößen unmittelbar ermittelt werden. Der hydraulische Innendruck wird damit erzeugt, daß eine Anzahl von handelsüblichen Industriehebern 2 zwischen zwei vorher anbetonierten Stahlplatten 3» die die Punktion von Druckverteilungsplatten erfüllen, eingeschoben wird. Über ein Verteilersystem, mit dem die Heber durch Druckschläuche verbunden sind, werden sie zu einer hydraulischen Einheit vereint, so daß durch

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jede einzelne Presse die gleiche Druckkraft auf die Druckverteilungsplatten übertragen wird, die wiederum die Summe aller Druckkräfte als gleichmäßige Spannung an das Gebirge abgeben. Der hydraulische Druck des Systems wird auf einfache Weise mittels einer Handpumpe erzeugt. Hach Beendigung des Versuches und dem Abbau der Druckschläuche werden die einzelnen Heber von Hand aus dem Schlitz herausgenommen. Die beiden Druckverteilungsplatten können ohne große Mühe wiedergewonnen werden.

Claims (1)

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   Er f indixngsanspr uch

   Schlitzdruckapparatur zur Erzeugung künstlicher Spannungsfelder in einem Felsschlitz, dadurch gekennzeichnet, daß im Schutzraum zwischen zwei anbetonierten Stahlplatten eine Palette von an sich bekannten hydraulischen Hebern eingesetzt ist, die über ein zentrales Verteilersystem mit einer hydraulischen Pumpe gekoppelt sind·

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