DD249975A1

DD249975A1 - METHOD FOR DETERMINING THE REPLACEMENT RANGE OF LAX STOCK

Info

Publication number: DD249975A1
Application number: DD29114786A
Authority: DD
Inventors: Walther Kuntze; Arndt Leonhardt; Dieter Dierichs
Original assignee: Senftenberg Ve Bkk
Priority date: 1986-06-10
Filing date: 1986-06-10
Publication date: 1987-09-23

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. 1While the aim of the invention is a simple and exact sample volume determination in the experimental experience to determine the Nachbruchbereiches of loose rocks in the triaxial cell and with reasonable experimental effort to allow a substantial exact replication of the in situ ratios, it is the object of the invention, in experiments with fast punch insertion due to sudden vertical deformation of the sample to prevent an uncontrollable increase in cell pressure. According to the invention, this object is achieved by an exchange of the pressure media, cell fluidity against gas immediately before the start of the test. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

field of use

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des Nachbruchbereiches von Lockergesteinen in Triaxialzellen. .The invention relates to a method for determining the Nachbruchbereiches of loose rocks in triaxial cells. ,

Characteristic of the known technical solutions

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.It is known that the initial volume of triaxial samples is determined directly by measurement of circumference and height, indirectly by liquid, or by comparison of cell volume values with and without sample material.

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.Also known are triaxial cells in which displacement of the load stamp into the cell results in displacement of the cell liquid or of the gas and in the process the backflow of the displaced pressure media into the pressure generator. When using a cell liquid, the determination of the sample output volume and the determination of the change in volume of the sample are possible, whereby the respective position of the plunger must be observed. When using a compressed gas exact volume determination by simple means is not possible. In triaxial tests involving rapid penetration of the stamper into the cell, it is not possible to use a zeolite as the pressure medium, since rapid staking would cause an uncontrollable increase in cell pressure, which would in turn interfere with the shear strength parameters , Another possibility for performing cyclic Triaxialversuche using a liquid as a printing medium is based on the fact that the cell liquid is pressed upon slow penetration of the stamp in a space which is directly connected to the triaxial cell. The volume of space corresponds to the volume value of the respective displaced liquid amount, so that no cell pressure change occurs due to insertion of the punch and the sample volume can be determined.

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.In experimental experience to determine the Nachbruchbereiches of loose rocks must be made to create an exact sample volume value, a second sample volume determination after applying the stabilizing negative pressure in the triaxial cell, which was not possible by known experimental experience and thus meant a constant error value in the sample volume determination.

Object of the invention

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.The aim of the invention is a method for determining the Nachbruchbereiches of loose rocks in triaxial cells, which allows for economically reasonable experimental effort, a largely accurate replication of the in situ conditions.

Explanation of the essence of the invention

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.The invention has for its object to provide a method for determining the Nachbruchbereiches of loose rocks, which allows accurate sample volume determination and no uncontrollable increase in cell pressure occurs in experiments with fast punch insertion due to sudden vertical deformation of the sample.

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.According to the invention the object is achieved in that after installation of the sample (5) in the support structure (8) this on the 'Triaxialzellengrundplatte (11) attached, a bell (2) is placed and filled with a cell liquid, a stabilizing negative pressure applied and the occurring volume change is registered. Thereafter, the cell liquid is drained, bell (2) and support structure (8) removed, the pressure cell (13) is placed and filled with cell liquid. To remove the negative pressure, an external support pressure (cell pressure) is applied and the consolidation and water saturation of the sample is carried out. In experiments with sudden increase in vertical deformation takes place immediately before the start of the test, the replacement of the liquid pressure medium against a gaseous pressure medium of the same pressure.

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 MedientauschIn experiments in which the rapid insertion of the plunger (3) into the pressure cell (13) would result in an uncontrollable increase in cell pressure as a result of sudden sample deformation, the cell fluid is exchanged for a gaseous pressure medium of the same pressure immediately prior to trial experience. The media exchange

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.takes place in such a way that the cell liquid flows off in a low-lying container and in the process the gas of the same pressure flows from this container via line (14) into the cell. The media exchange is completed by switching off the volume measuring system.

Die Druckzelle (13) ist dabei so ausgebildet, daß sie auch als Glocke'(2) zur Probevolumenermittlung einsetzbar ist.The pressure cell (13) is designed so that it can also be used as a bell '(2) for sample volume determination.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this 2 sheets of drawings

Das erfindungsgemäßen Verfahren soll an einem Ausführungsbeispiel und 2 Blatt Zeichnungen näher erläutert werden.The method according to the invention will be explained in more detail on an exemplary embodiment and 2 sheet drawings.

Fig. 1: Glocke zur Volumenermittlung Fig. 2: Glocke zur VersuchsfahrungFig. 1: Bell for volume determination Fig. 2: bell for experimental experience

embodiment

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).The prepared Triaxialprobe (5) consisting of disturbed removed, artificially introduced, loosely stored, earth-moist sand is stabilized by means of support structure (8) and attached to the triaxial cell base plate (11). Thereafter, the screwing of the drainage of the sample enabling drainage line (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.A bell (2) specially adapted for volume detection is placed around the sample (5), wherein the negative pressure responsible for the non-cramped fit of the rubber sheath on the support structure (8) can continue to act via an outwardly leading conduit (10).

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.Via the connection for the cell pressure (6), entrained water is introduced into the bell (2) by means of an attached burette until it comes out via connection (1). 8) necessary negative pressure is reduced to the size of the atmospheric pressure zero kN / m ² and the line (10) is closed at the at the connection for the cell liquid (6) buried burette is made the zero reading.Then via the lower drainage line ( 7) of the vacuum necessary for the stability of the sample, the line (9) (drainage connection) remains closed The change in volume caused by the stabilization of the sample is read on the burette as the difference to the zero value After removing the water from the bell (2) remove the same and the support structure (8) and attach the pressure cell (13) For cell pressure (6), vented water is again introduced until it exits line (14), then line (14) is closed. Via the connection for the cell pressure line (6), which is preceded by a volumeter, is on the sample (5), a low pressure equal to the still acting stabilizing negative pressure, abandoned. The stabilizing negative pressure is then immediately removed by opening the line (9). Under the effect of the low support pressure from line (6), the sample is flowed through using CO ₂ and saturated with de-aerating water. The occurring volume changes of the sample are recorded by the volume measuring system located between pressure vessel and pressure cell (13). Subsequently, the sample is consolidated according to given values and the occurring volume changes are recorded. Immediately before Verfahrfahru ng takes place the realization of the cell pressure by compressed air. For this purpose, via the line (14), bleed screw, which has a direct connection to the underlying pressure vessel, the cell liquid, water, exchanged against the gaseous pressure medium air such that the cell liquid flows into the lower pressure vessel, bypassing the Volumenmeßanlage and the therein Air rises in the cell. The subsequent trial experience takes place and shutdown of the volume measurement.

Claims

1. A method for determining the Nachbruchbereiches of loose rocks in triaxial cells, characterized in that after installation of the sample (5) in the support structure (8) this fixed on the Triaxialzellengrundplatte (11), a bell (2) is placed and filled with a cell liquid , a stabilizing negative pressure is applied and the volume change is registered, then the cell fluid is drained, bell (2) and support structure (8) removed, pressure cell (3). put on and filled with cell liquid, an external support pressure (cell pressure) is applied, the negative pressure is removed and a consolidation and water saturation of the sample takes place.

2. The method according to claim 1, characterized in that in experiments with sudden increase in the vertical deformation immediately before the start of the test, the liquid pressure medium is replaced by a gaseous pressure medium of the same pressure.

3. The method according to claim 1, characterized in that the pressure cell (13) as a bell (2) can be used.