DE19717988C1 - Verfahren, auf der Grundlage last- und/oder weggesteuerter Plattendruckversuche auf der Bohrlochsohle, zur Ermittlung des Spannungs-Verformungs-Verhaltens und/oder von Deformationsmoduln und/oder von Festigkeitseigenschaften in verschiedenen Tiefen insbesondere von Lockergesteinen und von Deponiekörpern in situ - Google Patents
Verfahren, auf der Grundlage last- und/oder weggesteuerter Plattendruckversuche auf der Bohrlochsohle, zur Ermittlung des Spannungs-Verformungs-Verhaltens und/oder von Deformationsmoduln und/oder von Festigkeitseigenschaften in verschiedenen Tiefen insbesondere von Lockergesteinen und von Deponiekörpern in situInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des
Spannungs-Verformungs-Verhaltens und/oder von Deformationsmoduln und/oder von Festigkeitseigenschaften
in verschiedenen Tiefen insbesondere von Lockergesteinen und von Deponiekörpern
in situ.
Für die Berechnung von Verformungen und der Stabilität von Gründungskörpern,
Dämmen, Kippen oder von Deponien ist die Kenntnis der
Spannungs-Verformungs-Beziehungen und der Festigkeitseigenschaften der anstehenden Materialien
notwendig.
Die Untersuchung ungestörter nichtbindiger Materialien zur Bestimmung der
zutreffenden Spannungs-Verformungs-Beziehungen, und der Festigkeitseigen
schaften im Labor gestaltet sich schwierig.
Bei bindigen Materialien ergeben sich ebenfalls durch die bei der Probenahme
erzeugten Strukturänderungen und Änderungen des Spannungszustandes
Veränderungen in der Probe, die die Ermittlung zutreffender Deformationsmoduln und
Festigkeitseigenschaften im Labor stark beeinträchtigen.
Für Müll ist die Bestimmung der Deformationsmoduln und der Festigkeits
eigenschaften im Labor quasi nicht möglich.
Aus der Offenlegungsschrift DE 19608932 A1, Deutsches Patentamt, ist eine
Einrichtung zur Durchführung von Drucksetzungsmessungen insbesondere in
Lockergesteinen und Deponiekörpern bekannt. Diese ist dadurch gekennzeichnet,
daß eine schraubenförmig ausgebildete Lastplatte in den Untergrund eingedreht wird.
Die Einrichtung zum Herstellen des Bohrloches und zur Aufbringung der Belastung
bildet gleichzeitig das Widerlager.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Ermittlung des
Spannungs-Verformungs-Verhaltens und/oder von Deformationsmoduln und/oder von
Festigkeitseigenschaften in verschiedenen Tiefen insbesondere von Locker
gesteinen und von Deponiekörpern in situ zu entwickeln, bei dem Störungen der
Struktur und des Spannungszustandes der zu untersuchenden Materialien
weitestgehend vermieden werden. Gleichzeitig sollen Porenwasserdrücke gemessen
werden. Probenahme soll möglich sein. Angetroffene Gefahrenzustände durch das
Antreffen z. B. von Deponiegas, sollen gefahrlos behoben werden können.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch Maßnahmen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen werden in den Unteransprüchen
angegeben.
Mit dem Verfahren können die durch die eingetragene Belastung erzeugten
Deformationen und die dazugehörigen Spannungen in Verbindung mit dem durch die
Belastung erzeugten Porenwasserdruck gemessen, zugeordnet und verknüpft
werden.
Die aufgeführte Erfindung soll unter anderem ermöglichen, die Deformationsmoduln
und die Festigkeitseigenschaften aus in situ Messungen zu bestimmen. Die Messun
gen erfolgen direkt und unter Umgehung der Störung des Untergrundes.
Die Nachteile, die sich durch Probenahme, Probenvorbereitung und Versuchsdurch
führung ergeben, werden dadurch vermieden. Vermieden werden ebenfalls die
Schwierigkeiten, die sich bei der Interpretation der Ergebnisse aus indirekten
Feldversuchen ergeben.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Beispiel erläutert werden. In den dazuge
hörigen Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 Gesamtübersicht des Plattendruckversuches auf der Bohrlochsohle,
Fig. 2 Gestaltung der Lastplatte mit untertägigen Meßeinrichtungen,
Fig. 3 Messung der Vertikaldeformation.
Eine schraubenförmig ausgebildete Lastplatte 1 wird in den Untergrund 4 eingedreht.
Dabei werden in Höhe der Lastplatte in verschiedener Tiefenlage mit Hilfe der
Druckmeßeinrichtung 2 der Anpreßdruck und mit Hilfe der Vorrichtung zur Messung
des Porenwasserdruckes 3 der Porenwasserdruck gemessen. Die Meßdaten werden
mittels Kabel nach übertage übertragen und in der mobilen Versuchseinrichtung 5
registriert, zugeordnet und in geeigneter Weise nach Vorschrift verknüpft. Die
Lastplatte 1 wird über ein Gestänge 6 belastet, das ein an der Geländeoberfläche
befindliches Widerlager (insbesondere ein Bohrgerät) benutzt. In der Einrichtung zum
Herstellen des Bohrloches und der Belastung 8, dieses bildet gleichzeitig das
Widerlager, wird die Belastung gemessen und zur mobilen Versuchseinrichtung
übertragen.
Die Lastplatte besitzt einen schraubenförmig ausgebildeten Belastungskörper. Die
Vorrichtung zur Messung des Porenwasserdruckes 3 ist unterhalb des Belastungs
körpers angebracht. Im oberen Schaft der Lastplatte 1 (Verbindung zum Gestänge 6)
befindet sich die Druckmeßeinrichtung 2 zur Messung des vertikalen Anpreß
druckes.
Die Kabel zur Übertragung der Daten zwischen untertägigen Meßeinrichtungen und
mobiler Versuchseinrichtung 5 werden im Bohrloch 11 innerhalb des als Rohr
ausgebildeten Gestänges 6 geführt.
Die Messung der Deformationen erfolgt über eine Meßeinrichtung 9, die sich an der
Geländeoberfläche 7 und/oder im Bohrloch befinden kann. Sie ist fest mit dem
Gestänge verbunden. Es wird die Relativverschiebung des Gestänges 6 zu einem
Festpunkt (z. B. an der Geländeoberfläche zur Auflage 10) bestimmt.
Die Belastungseinrichtung kann mechanisch, pneumatisch, hydraulisch und/oder
elektromagnetisch arbeiten. Die Belastung kann sowohl über festgelegte Lastschritte
wie auch über festgelegte Verschiebungen erfolgen.
Wegen der besonderen Konstruktion der Lastplatte kann die Ermittlung der
Spannungs-Verformungs-Beziehungen und/oder der Deformationsmoduln und/oder
der Festigkeitseigenschaften der anstehenden Materialien- last- und weggesteuert
erfolgen.
Lastgesteuert bedeutet, daß die Belastung in festgelegten Lastschritten erfolgt und
die dazugehörigen Deformationen und der Porenwasserdruck gemessen werden.
Weggesteuert heißt, die Lastplatte wird mit einer konstanten Vorschubgeschwindig
keit bewegt und zu festgelegten Verschiebungen werden die Spannungen und der
sich entwickelnde Porenwasserdruck gemessen.
Die besondere Konstruktion der Lastplatte 1 ermöglicht die Messung des
Anpreßdruckes unter Ausschaltung der Reibung der Belastungseinrichtung.
Der Einfluß des Eigengewichtes des Gestänges 6 ist berücksichtigt.
Der Einfluß der Deformation des Gestänges 6 durch Belastungsübertragung ist
ebenfalls berücksichtigt.
Die Schiefstellung der Lastplatte wird bestimmt und deren Einfluß auf die Spannungs- und
Verformungsverteilung im anstehenden Material und damit auf die Ergebnisse
der Untersuchungen ermittelt.
Die gleichzeitige Messung des Porenwasserdruckes erlaubt eine optimale
Versuchsfahrung im lastgesteuerten Versuch und ist die Voraussetzung für den
weggesteuerten Versuch. Sie ermöglicht die Unterscheidung in absolute und effektive
Spannungen.
Insbesondere bei Einsatz auf Deponien wird angetroffenes Gas gefahrlos über die
Austrittsöffnung 12 für Druckluft abgeleitet. Angetroffenes Gas kann der mobilen
Versuchseinrichtung 5 zur Bestimmung der Gaszusammensetzung und/oder zur
Gefahrenabschätzung zugeleitet werden.
Mit einer Einrichtung zur Herstellung des Bohrloches kann das in verschiedenen
Tiefen angetroffene Material an die Oberfläche transportiert werden. Dieser Vorgang
ist Bestandteil des Verfahrens.
Das Bohrloch 11, in dem die Plattendruckversuche durchgeführt werden, kann ganz
und/oder teilweise verrohrt oder ausgebaut sein. Verrohrung und/oder Ausbau
können Teil der Einrichtung zur Herstellung des Bohrloches sein.
Bezugszeichenliste
1 Lastplatte
2 Druckmeßeinrichtung (z. B. piezoresistiv)
3 Vorrichtung zur Messung des Porenwasserdruckes
4 Bohrlochsohle
5 mobile Versuchseinrichtung
6 Gestänge
7 Geländeoberfläche
8 Einrichtung zum Herstellen des Bohrloches und der Belastung (mit Belastungsmessung)
9 Einrichtung zur Messung der Deformationen
10 Auflage
11 Bohrloch
12 Austrittsöffnung für Druckluft
2 Druckmeßeinrichtung (z. B. piezoresistiv)
3 Vorrichtung zur Messung des Porenwasserdruckes
4 Bohrlochsohle
5 mobile Versuchseinrichtung
6 Gestänge
7 Geländeoberfläche
8 Einrichtung zum Herstellen des Bohrloches und der Belastung (mit Belastungsmessung)
9 Einrichtung zur Messung der Deformationen
10 Auflage
11 Bohrloch
12 Austrittsöffnung für Druckluft
Claims (16)
1. Verfahren zur Ermittlung des Spannungs-, Verformungs-Verhaltens und/oder
von Deformationsmoduln und/oder von Festigkeitseigenschaften in
verschiedenen Tiefen, insbesondere von Lockergesteinen und von Deponiekör
pern in situ, bei der eine Lastplatte in den Untergrund eindrehbar ist und damit
last- und weggesteuerte Plattendruckversuche auf der Bohrlochsohle in
verschiedenen Tiefen durchgeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckmeß
einrichtung in Höhe der Lastplatte angeordnet ist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, daß
direkt in Höhe der Lastplatte der Anpreßdruck und der Porenwasserdruck unter
Ausschaltung der Reibung der Belastungseinrichtung gemessen werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen totalen und wirksamen Spannungen unterschieden wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß
die Deformationen des belasteten Materials in verschiedenen Tiefen durch die
Ermittlung der Relativverschiebung des Gestänges zu einem Festpunkt
bestimmt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß
die Meßwerte nach Übertage an die mobile Versuchseinrichtung mit Kabel
übertragen werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß bei
Messung des Anpreßdruckes, des Porenwasserdruckes und der Deformationen
in verschiedenen Tiefen das Eigengewicht des Gestänges berücksichtigt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß bei
Messung des Anpreßdruckes, des Porenwasserdruckes und der Deformation in
verschiedenen Tiefen die Deformation des Gestänges durch die aufgebrachte
Belastung berücksichtigt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß
die Abweichung der Lastplattennormalen zur Richtung der eingetragenen
Belastung ermittelt und deren Einfluß auf die Spannungs-Verformungsverteilung
im untersuchten Material bestimmt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß die
Deformationen des belasteten Materials in elastische und/oder plastische
und/oder viskose Deformationsanteile aufgeteilt werden.
11 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß
auf der Grundlage totaler oder wirksamer Spannungen Deformationsmoduln
und/oder Festigkeitseigenschaften insbesondere von Lockergesteinen und
Deponiekörpern ermittelt werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, daß
das in verschiedenen Tiefen angetroffene Material nach Übertage befördert wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, daß
das in verschiedenen Tiefen angetroffene Material an der Oberfläche weiteren
physiko-chemischen Untersuchungen zugeführt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, daß
angetroffenes Gas gefahrlos abgeleitet wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14 dadurch gekennzeichnet, daß
das angetroffene Gas der mobilen Versuchseinrichtung zugeführt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15 dadurch gekennzeichnet, daß
in der mobilen Versuchseinrichtung das zugeführte Gas in der Zusammen
setzung analysiert und/oder eine Gefahrenabschätzung durchgeführt werden.
Priority Applications (2)
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| EP98106919A EP0889198A3 (de) | 1997-04-28 | 1998-04-16 | In situ Verfahren zur Ermittlung von Festigkeitseigenschaften von Formationen |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE1997117988 DE19717988C1 (de) | 1997-04-28 | 1997-04-28 | Verfahren, auf der Grundlage last- und/oder weggesteuerter Plattendruckversuche auf der Bohrlochsohle, zur Ermittlung des Spannungs-Verformungs-Verhaltens und/oder von Deformationsmoduln und/oder von Festigkeitseigenschaften in verschiedenen Tiefen insbesondere von Lockergesteinen und von Deponiekörpern in situ |
Publications (1)
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Family
ID=7828039
Family Applications (1)
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| DE1997117988 Expired - Lifetime DE19717988C1 (de) | 1997-04-28 | 1997-04-28 | Verfahren, auf der Grundlage last- und/oder weggesteuerter Plattendruckversuche auf der Bohrlochsohle, zur Ermittlung des Spannungs-Verformungs-Verhaltens und/oder von Deformationsmoduln und/oder von Festigkeitseigenschaften in verschiedenen Tiefen insbesondere von Lockergesteinen und von Deponiekörpern in situ |
Country Status (2)
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| EP (1) | EP0889198A3 (de) |
| DE (1) | DE19717988C1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19858336C1 (de) * | 1998-12-17 | 2000-07-20 | Lausitzer Braunkohle Ag | Verfahren zur Messung der teufenabhängigen Häufigkeitsverteilung vom Porenanteil abhängiger bodenphysikalischer Kennzahlen in insbesondere aus kohäsionslosem Lockergestein bestehenden Kippen |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE19608932A1 (de) * | 1996-03-07 | 1996-10-31 | Mr Bau Gmbh | Einrichtung zur Durchführung last- und/oder weggesteuerter Plattendruckversuche auf der Bohrlochsohle |
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1997
- 1997-04-28 DE DE1997117988 patent/DE19717988C1/de not_active Expired - Lifetime
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1998
- 1998-04-16 EP EP98106919A patent/EP0889198A3/de not_active Withdrawn
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0889198A2 (de) | 1999-01-07 |
| EP0889198A3 (de) | 1999-03-17 |
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