DD249975A1 - Verfahren zur ermittlung des nachbruchbereiches von lockergesteinen - Google Patents

Abstract

Waehrend das Ziel der Erfindung eine einfache und exakte Probevolumenermittlung bei der Versuchsfahrung zur Ermittlung des Nachbruchbereiches von Lockergesteinen in der Triaxialzelle ist und bei vertretbarem Versuchsaufwand eine weitgehende exakte Nachbildung der in situ Verhaeltnisse ermoeglichen soll, ist es die Aufgabe der Erfindung, bei Versuchen mit schnellem Stempeleinschub infolge ploetzlicher Vertikaldeformation der Probe eine unkontrollierbare Erhoehung des Zelldruckes zu verhindern. Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe durch einen Austausch der Druckmedien, Zellfluessigkeit gegen Gas unmittelbar vor Versuchsbeginn erreicht. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des Nachbruchbereiches von Lockergesteinen in Triaxialzellen. .

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß das Ausgangsvolumen von Triaxialproben direkt durch Umfangs- und Höhenmessung, indirekt mittels Flüssigkeit oder durch Vergleich der Zellvoluminawerte mit und ohne Probematerial ermittelt wird.

Bekannt sind auch Triaxialzellen, bei denen durch das Einfahren des Belastungsstempels in die Zelle eine Verdrängung der Zellflüssigkeit bzw. des Gases erfolgt und dabei die verdrängten Druckmedien in den Druckerzeuger zurückströmen. Bei der Verwendung einer Zellflüssigkeit sind die Ermittlung des Probenausgangsvolumens sowie die Ermittlung der Volumenänderung der Probe möglich, wobei die jeweilige Stellung des Druckstempels beachtet werden muß. Bei Verwendung eines Druckgases ist eine exakte Volumenermittlung mit einfachen Mitteln nicht möglich. Bei Triaxialversuchen, die mit einem schnellen Eindringen des Stempels in die Zelle verbunden sind, ist die Verwendung einer ZeI!flüssigkeit als Druckmedium nicht möglich, da der schnelle Stempeleinschub eine nicht kontrollierbare Erhöhung des Zelldruckes bewirken würde, was wiederum mit der Verfälschung der Scherfestigkeitsparameter verbunden wäre. Eine weitere Möglichkeit für die Durchführung zyklischer Triaxialversuche unter Verwendung einer Flüssigkeit als Druckmedium beruht darauf, daß die Zellflüssigkeit bei langsamem Eindringen des Stempels in einen Raum gedrückt wird, der mit derTriaxialzelle unmittelbar in Verbindung steht. Das Raumvolumen entspricht dabei dem Volumenwert der jeweils verdrängten Flüssigkeitsmenge, so daß keine Zelldruckänderung infolge Stempeleinschub eintritt und das Probevolumen ermittelbar ist.

Bei Versuchsfahrungen zur Ermittlung des Nachbruchbereiches von Lockergesteinen muß zur Erreichung eines exakten Probevolumenwertes eine zweite Probevolumenermittlung nach Anlegen des stabilisierenden Unterdruckes in der Triaxialzelle vorgenommen werden, was nach bekannten Versuchsfahrungen nicht möglich war und damit einen ständigen Fehlerwert in der Probevolumenermittlung bedeutete.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Ermittlung des Nachbruchbereiches von Lockergesteinen in Triaxialzellen, welches bei ökonomisch vertretbarem Versuchsaufwand eine weitgehend exakte Nachbildung der in situ Verhältnisse ermöglicht.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung des Nachbruchbereiches von Lockergesteinen zu schaffen, welches eine exakte Probenvolumenermittlung ermöglicht und bei Versuchen mit schnellem Stempeleinschub infolge plötzlicher Vertikaldeformation der Probe keine unkontrollierbare Erhöhung des Zelldruckes eintritt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß nach Einbau der Probe (5) in die Stützkonstruktion (8) diese auf der ' Triaxialzellengrundplatte (11) befestigt, eine Glocke (2) aufgesetzt und mit einer Zellflüssigkeit gefüllt wird, ein stabilisierender Unterdruck angelegt und die auftretende Volumenänderung registriert wird. Danach wird die Zellflüssigkeit abgelassen, Glocke (2) und Stützkonstruktion (8) entfernt, die Druckzelle (13) aufgesetzt und mit Zellflüssigkeit gefüllt wird. Zur Entfernung des Unterdruckes wird ein äußerer Stützdruck (Zelldruck) angelegt und die Konsolidierung und Wassersättigung der Probe vorgenommen. Bei Versuchen mit plötzlicher Zunahme der Vertikaldeformation erfolgt unmittelbar vor Versuchsbeginn der Austausch des flüssigen Druckmediums gegen ein gasförmiges Druckmedium gleichen Druckes.

Bei Versuchen, bei denen es durch den schnellen Einschub des Druckstempels (3) in die Druckzelle (13) infolge plötzlicher Probendeformation zu einer unkontrollierbaren Erhöhung des Zelldruckes kommen würde, wird unmittelbar vor Versuchsfahrung die Zellflüssigkeit gegen ein gasförmiges Druckmedium gleichen Druckes ausgetauscht. Der Medientausch

erfolgt derart, daß die Zellflüssigkeit in einem tiefliegenden Behälter abfließt und dabei das Gas gleichen Druckes aus diesem Behälter über Leitung (14) in die Zelle einströmt. Der Medientausch wird unter Ausschalten der Volumenmeßanlage vollzogen.

Die Druckzelle (13) ist dabei so ausgebildet, daß sie auch als Glocke'(2) zur Probevolumenermittlung einsetzbar ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Das erfindungsgemäßen Verfahren soll an einem Ausführungsbeispiel und 2 Blatt Zeichnungen näher erläutert werden.

Fig. 1: Glocke zur Volumenermittlung Fig. 2: Glocke zur Versuchsfahrung

Ausführungsbeispiel

Die vorbereitete Triaxialprobe (5) bestehend aus gestört entnommenem, künstlich eingebrachtem, locker gelagertem, erdfeuchtem Sand wird mittels Stützkonstruktion (8) stabilisiert und auf derTriaxialzellengrundplatte (11) befestigt. Danach erfolgt das Einschrauben der die Dränage der Probe ermöglichenden Dränageleitung (12).

EinespeziellzurVolumenerfassung eingesetzte Glocke (2) wird die Probe (5) umgebend aufgesetzt, wobei derfürdenfaitenfreien Sitz der Gummihülle an der Stützkonstruktion (8) verantwortliche Unterdruck über eine nach außen führende Leitung (10) weiterhin wirken kann.

Über den Anschluß für den Zelldruck (6) wird mittels angesteckter Bürette entlüftetes Wasser in die Glocke (2) eingeleitet, bis dieses über Anschluß(1 Jaustritt. Nach Wasseraustritt wird Anschluß (1) geschlossen. Der zum faltenfreien Sitz der Gummihülle an der Stützkonstruktion (8) notwendige Unterdruck wird bis auf die Größe des atmosphärischen Überdruckes Null kN/m² verringert und die Leitung (10) geschlossen. An der am Anschluß für die Zellflüssigkeit (6) angesteckten Bürette wird die Nullablesung vorgenommen. Nun wird über die untere Dränageleitung (7) der für die Stabilität der Probe notwendige Unterdruck aufgeben, dabei bleibt die Leitung (9) (Dränageanschluß) geschlossen. Die durch die Stabilisierung der Probe eingetretene Volumenänderung wird an der Bürette als Differenz zum Nullwert abgelesen. Nach dem Entfernen des Wassers aus der Glocke (2) werden dieselbe und die Stützkonstruktion (8) abgenommen und die Druckzelle (13) aufgesetzt. Über den Anschluß für den Zelldruck (6) wird erneut entlüftetes Wasser eingebracht, bisesaus Leitung (14) austritt, danach wird Leitung (14) geschlossen. Über den Anschluß für den Zelldruck Leitung (6), dem eine Volumenmeßanlage vorgeschaltet ist, wird auf die Probe (5) ein geringer Druck, der dem noch wirkenden stabilisierenden Unterdruck gleich ist, aufgegeben. Der stabilisierende Unterdruck wird durch Öffnen der Leitung (9) anschließend sofort entfernt. Unter Wirkung des geringen Stützdruckes aus Leitung (6) wird die Probe unter Verwendung von CO₂ durchströmt und mit entlüftendem Wasser aufgesättigt. Die dabei auftretenden Volumenänderungen der Probe werden von der zwischen Druckgefäß und Druckzelle (13) befindliche Volumenmeßanlage aufgezeichnet. Anschließend wird die Probe nach vorgegebenen Werten konsolidiert und die auftretenden Volumenänderungen erfaßt. Unmittelbar vor Veruchsfahru ng erfolgt die Realisierung des Zelldruckes durch Druckluft. Dazu wird über die Leitung (14), Entlüftungsschraube, welche eine direkte Verbindung zum tieferliegenden Druckgefäß hat, die Zellflüssigkeit, Wasser, gegen das gasförmige Druckmedium Luft derart ausgetauscht, daß die Zellflüssigkeit in das tieferliegende Druckgefäß, unter Umgehung der Volumenmeßanlage abfließt und die darin befindliche Luft in die Zelle aufsteigt. Die anschließende Versuchsfahrung erfolgt und Abschaltung der Volumenmeßanlage.

Claims (3)

1. Verfahren zur Ermittlung des Nachbruchbereiches von Lockergesteinen in Triaxialzellen, dadurch gekennzeichnet, daß nach Einbau der Probe (5) in die Stützkonstruktion (8) diese auf der Triaxialzellengrundplatte (11) befestigt, eine Glocke (2) aufgesetzt und mit einer Zellflüssigkeit gefüllt wird, ein stabilisierender Unterdruck angelegt und die Volumenänderung registriert wird, danach die Zellflüssigkeit abgelassen, Glocke (2) und Stützkonstruktion (8) entfernt, Druckzelle (3). aufgesetzt und mit Zellflüssigkeit gefüllt wird, ein äußerer Stützdruck (Zelldruck) angelegt, der Unterdruck entfernt und eine Konsolidierung und Wassersättigung der Probe erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Versuchen mit plötzlicher Zunahme der Vertikaldeformation unmittelbar vor Versuchsbeginn das flüssige Druckmedium gegen ein gasförmiges Druckmedium gleichen Druckes ausgetauscht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckzelle (13) auch als Glocke (2) einsetzbar ist.