DE19925733C2

DE19925733C2 - Anordnung zum Messen von Verschiebungen im Gebirge

Info

Publication number: DE19925733C2
Application number: DE19925733A
Authority: DE
Inventors: Dieter Wittenberg
Original assignee: Deutsche Montan Technologie GmbH
Current assignee: Deutsche Montan Technologie GmbH
Priority date: 1999-06-07
Filing date: 1999-06-07
Publication date: 2001-07-19
Anticipated expiration: 2019-06-08
Also published as: AU5403800A; DE19925733A1; EP1183497A1; AU763027B2; WO2000075604A1; US6646440B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Messen von Verschiebungen im Gebirge.

Das Messen von Verschiebungen im Gebirge ist insofern sehr wichtig, da Ergebnisse von Grundsatzprüfungen nach DIN 21521 zeigen, dass gerade Scherbeanspruchungen die ge ringste Verformung bis zum Versagen eines Ankers erlauben. Bisher sind derartige Mes sungen nur durch optische Beobachtung möglich (Bohrlochendoskopie). Diese Art der Messung ist sehr aufwendig.

Die DE-OS 17 73 862 offenbart einen zu einem Rohr geformten Scherstreifen, der in ei nem Bohrloch angeordnet wird und zum Anzeigen von in einer Erd- oder Gesteinsformati on auftretenden Erdbewegung eingesetzt wird. Entlang des rohrförmigen Scherstreifens erstrecken sich zwei Leitungen, wobei zwischen den Leitungen in regelmäßigen Abständen Widerstände angeordnet sind. Der Scherstreifen wird in dem Bohrloch vermörtelt und so in seiner Stellung gehalten. Eine Vermörtelung ist sehr aufwendig und würde insbesondere bei senkrecht angeordneten Bohrlöchern zu großen Schwierigkeiten führen.

In der DE 29 25 181 A1 wird eine Befestigung von Stoßstangen an Kraftfahrzeugen mit einer elastisch verformbaren Kontaktleiste offenbart. Die Halterung besteht aus einem Gummikörper, der von einer Metallhülse umgeben ist. Es sind mehrere radial verlaufende Bohrungen angebracht, in die mit der Metallhülse verbundene Kontaktstifte eingesetzt sind. An den Stirnseiten sind je eine Gewindebohrung zur Befestigung der Stoßstange und des Rahmens des Kraftfahrzeuges angebracht. Bei einer Verformung des Stoßstangenhal ters kommt einer oder mehrere der Kontaktstifte in Kontakt mit einem in die Gewindeboh rung eingeschraubten Bolzen und es wird ein Signal ausgelöst. Eine Messung von Ver schiebungen im Gebirge ist mit dieser Anordnung nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und kostengünstige Anordnung zum Messen von Verschiebungen im Gebirge zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst in das Gebirge ein Bohrloch gebohrt und in dieses Bohrloch ein elektrisch leitendes Rohr, dessen Durchmesser dem Bohrloch durchmesser angepaßt ist, gesetzt. In dem elektrisch leiten den Rohr befindet sich ein isolierter elektrischer Leiter. Sowohl das elektrisch leitende Rohr als auch der elektrische Leiter werden an ein elektrisches Meßgerät zur Durchgangs messung angeschlossen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht somit aus einem Metall-, insbesondere Stahlrohr, in dem ein isolierter elek trischer Leiter etwa parallel zur Längserstreckung angeord net ist. Das Stahlrohr wird in ein etwa gleichkalibriertes Bohrloch gesetzt. Sowohl das Stahlrohr als auch der elek trische Leiter ist an ein elektrisches Meßgerät zur Durch gangsmessung angeschlossen. In diesem Einbauzustand kann kein Durchgang zwischen dem elektrischen Leiter und dem Stahlrohr festgestellt werden. Verschieben sich nun Gebirgs schichten oder Gebirgsteile im Ankerdurchtrittsbereich ge genläufig, wird zunächst das Stahlrohr deformiert. Bei wei terer Verschiebung zerstört das Stahlrohr die Isolierung des elektrischen Leiters und es wird ein Durchgang gemessen. Wird der Durchgang gemessen, so beträgt der zurückgelegte Meßweg:

Meßweg = (Bohrloch-Ø) - (2 × Rohrwandstärke) - (Ø Leiter)

Grundlage der Festlegung von Meßwegen sind die Prüfungser gebnisse der Grundsatzprüfung nach DIN 21521. Im Rahmen der Grundsatzprüfung wird das Trag- und Verformungsverhalten von Gebirgsankern bei Scherbeanspruchung untersucht. Hierzu werden die Anker in ein Modellgebirge (zwei Betonblöcke: Scherebene zwischen beiden Blöcken) eingebaut und anschlie ßend beansprucht. Mit Hilfe einer derartigen Kennlinie kann das Verhalten der eingebauten Anker unter Scherung beschrie ben werden. Ausgehend von der maximalen Verformung beim Versagen des Ankers können so verschiedene Meßwege für die Verformungsmessung im Gebirge bestimmt werden.

Mit Hilfe unterschiedlicher Bohrlochdurchmesser und entspre chend angepaßten Vorrichtungen (Metallrohr und isolierter Leiter) können unterschiedliche Meßwege verwirklicht werden.

Beträgt beispielsweise die Stahlrohrwandstärke 1 mm und der Durchmesser des Leiters (ohne Isolierung) 10 mm, ergibt sich für einen Bohrlochdurchmesser von 52 mm folgender Meßweg:

Meßweg 1 = 52 mm - (2 × 1 mm) - 10 mm = 40 mm

Beträgt der Bohrlochdurchmesser 32 mm, ergibt sich:

Meßweg 2 = 32 mm - (2 × 1 mm) - 10 mm = 20 mm

Es ist auch möglich, mehrere verschieden lange Leiter in dem Stahlrohr vorzusehen. Auf diese Weise können Verschiebungen für mehrere Meßhorizonte festgestellt werden.

Es ist auch möglich, in einem Bohrloch mehrere Stahlrohre ineinander anzuordnen. Auf diese Weise können mehrere Meß wegstufen in einem Bohrloch aufgenommen werden.

Die vorgenannten, sowie die beanspruchten und in dem Aus führungsbeispiel beschriebenen, erfindungsgemäß zu verwen denden Bauteile unterliegen hinsichtlich ihrer Größe, Form gestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption kei nen besonderen Ausnahmebedingungen, so daß die in dem jewei ligen Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneinge schränkt Anwendung finden können.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei bung der zugehörigen Zeichnung, in der - beispielhaft - eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung zum Messen von Verschiebungen im Gebirge dargestellt ist. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Verfahrens und der Vorrichtung zum Messen von Verschiebungen im Gebirge mit einem elektrischen Leiter;

Fig. 2 das Meßprinzip des Verfahrens und der Vorrichtung zum Messen von Verschiebungen im Gebirge mit zwei elektrischen Leitern unterschiedlicher Länge

Fig. 1 zeigt einen elektrischen Leiter 1 mit einer Isolie rung 6. Dieser Leiter 1 befindet sich in einem elektrisch leitenden Rohr 2, das in einem Bohrloch 3 etwa gleichen Durchmessers in einem Gebirge 4 angeordnet ist. Das Gebirge 4 ist - um das Prinzip zu verdeutlichen - aus den Schichten 4a und 4b bestehend dargestellt. Auf diese Schichten wirken die mit Pfeilen dargestellten Kräfte ein. Der Leiter 1 und das Rohr 2 sind an ein Meßgerät 5 zur elektrischen Durch gangsmessung angeschlossen.

Auf der rechten Seite der Fig. 1 sind drei Phasen der Mes sungen dargestellt. Die Phase 1 entspricht dem Einbauzu stand. Es kann kein Durchgang zwischen der Leitung 1 und dem Rohr 2 gemessen werden. In der Phase 2 haben Verschiebungen im Gebirge das Rohr 2 deformiert, das gegen Ende der Phase 2 Kontakt mit der unbeschädigten Isolierung 6 des Leiters 1 hat. Es kann kein Durchgang zwischen dem Leiter 1 und dem Rohr 2 gemessen werden. In der Phase 3 hat das Rohr 2 nach weiteren Verschiebungen im Gebirge 4 die Isolierung 6 des Leiters 2 zerstört. Es wird ein Durchgang zwischen dem Lei ter 1 und dem Rohr 2 gemessen.

In der Fig. 2 ist das Verfahren und die Vorrichtung zum Messen der Verschiebungen im Gebirge mit zwei unterschied lich langen elektrischen Leitern 1A und 1B dargestellt. Die anderen Bezugszeichen haben die gleiche Bedeutung wie in der Fig. 1. Auf diese Weise können Verschiebungen für zwei Meßhorizonte festgestellt werden.

Bezugszeichenliste

1

elektrischer Leiter

1

a elektrischer Leiter

1

b elektrischer Leiter

2

Rohr

3

Bohrloch

4

Gebirge

4

a Schichten

4

b Schichten

5

elektrisches Meßgerät

6

Isolierung

Claims

1. Anordnung zum Messen von Verschiebungen im Gebirge mit einem elektrisch lei tenden Rohr (2), einem isolierten elektrischen Leiter (1) und einem elektrischen Messgerät (5), das an das Rohr (2) und an den Leiter (1) anschließbar ist, bei der sich das Rohr (2) in einem das Gebirge durchteufenden Bohrloch (3) befindet, der Durchmesser des Bohrlochs (3) etwa gleich dem Durchmesser des Rohres (2) ist, der Leiter (1) parallel zur Längserstreckung des Rohres (2) innerhalb des Rohres (2) verläuft und die Bemessungen von Rohr (2) und Leiter (1) derart gewählt sind, dass eine nachzuweisende Verschiebung zu einer die Isolierung des Leiters (1) zerstö renden Deformation des Rohres (2) führt, so dass mit dem Messgerät (5) ein elektri scher Durchgang erfassbar ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere verschieden lange elektrische Leiter (1) in dem elektrisch leitenden Rohr (2) vorgesehen sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere elekt risch leitende Rohre (2) ineinander angeordnet sind.