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Schachtausbau mit einem tragenden, gleitenden Innenausbauzylinder
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Die Erfindung betrifft einen Schachtausbau, insbesondere für den Ausbau
tiefer, im Gefrierverfahren abgeteufter Schächte in nicht standfestem, wasserführendem
Gebirge, mit mindestens einem von einem Stahlmantel umgebenen tragenden, gleitenden
innen Ausbauzylinder, der mit radialem Abstand innerhalb eines äußeren Ausbauzylinders
unter Bildung einer Ringfuge angeordnet ist, die mit Gleitflüssigkeit, zum Beispiel
Asphalt, gefüllt ist.
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Ein derartiger Schachtausbau ist zum Beispiel aus der DE-PS 28 23
950 bekannt. Die Besonderheit dieses bekannten Schathtausbaus besteht darin, daß
das spezifische Gewicht der Gleitflüssigkeit so eingestellt ist, daß es das spezifische
Gewicht von Wasser nur geringfügig übersteigt; der äußere Ausbau ist hierbei als
tragender Ausbau ausgebildet, er bildet einen sogenannten "Siebausbau", bei dem
die Fugen wasserdurchlässig sind, so daß sich am Innenmantel des äußeren Ausbaus
der Wasserdruck einstellen kann, wodurch der äußere Ausbau selbst dann nur noch
den Gebirgsdruck aufnehmen muß. Der Vorteil dieses Schachtausbaus liegt darin, daß
der äußere Ausbauzylinder nur den Differenzdruck von äußerem Gebirgs- und Wasserdruck
einerseits und dem von innen wirkenden Gleitflüssigkeitsdruck aufzunehmen braucht.
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Bei Schächten mit kleinen und mittleren Teufen, etwa bis zu einem
Bereich von 500 m, ist ein solcher Schachtausbau
problemlos zu realisieren,
wobei der Vorteil erzielt wird, daß die auf den Innenausbau wirkenden Horizontalkräfte
aufgrund des relativ geringen Gewichts der Gleitflüssigkeit niedrig sind, so daß
der Innenausbau entsprechend leicht ausgebildet sein kann.
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Hierdurch verringern sich auch die auf das Fundament einwirkenden
Vertikalkräfte, so daß das Fundament nicht so stark dimensioniert werden muß.
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Bei größeren Teufen jedoch ist man gezwungen, den Innenausbau stärker
auszulegen, da einmal der durch die Gleitflüssigkeit hervorgerufene Horizontaldruck
auf den Innenausbau größer wird, und andererseits die von dem tragenden Innenausbau
aufzunehmenden Vertikalkräfte beträchtlich ansteigen.
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Das größere Gewicht im unteren Bereich des Innenausbaus wirft allerdings
bei dem oben erläuterten bekannten Schachtausbau Probleme auf: Damit die Gleitflüssigkeit
den Innenausbau gleichsam wie einen Schwimmkörper stabilisieren kann, muß das Gewicht
der durch den Innenausbau verdrängten Gleitflüssigkeit größer sein als das des Innenausbaus
selbst. Ist man aber durch die oben aufgezeigten Umstände gezwungen, den Innenausbau
bei größeren Teufen verstärkt auszubilden, das heißt in aller Regel: schwerer zu
machen, so ist die genannte Stabilitätsbedingung bei einem spezifischen Gewicht,
welches dasjenige von Wasser nur geringfügig übersteigt, nicht mehr erfüllt. Folglich
müßte man das spezifische Gewicht der Gleitflüssigkeit in an sich bekannter Weise
höher, zum Beispiel auf 1,3 einstellen, um die Stabilitätsbedingung zu erfüllen.
Eine solche Maßnahme hätte aber zur Folge, daß nicht nur das auf das Fundament einwirkende
Gesamtgewicht der Gleitflüssigkeit anstieg, sondern daß auch das Gesamtgewicht des
Innenausbaus höher wäre, weil dann auch bei geringeren Teufen der Innenausbau verstärkt
werden müßte,
um die höheren Horizontalkräfte aufnehmen zu können.
Abgesehen von dem hierdurch bedingten höheren Materialaufwand für den Innenausbau
müßte auch das Fundament entsprechend aufwendiger dimensioniert werden, um die höheren
Vertikalkräfte aufnehmen zu können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schachtausbau der
eingangs angegebenen Gattung so weiterzubilden, daß das Gewicht des inneren Ausbauzylinders
weiter herabgesetzt werden kann, ohne daß die Widerstandsfähigkeit gegenüber Horizontaldrücken
und damit die Sicherheit des Ausbaus.beeinträchtigt werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gleitflüssigkeit
ein mit größerer Teufe zunehmendes spezifisches Gewicht aufweist.
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Im Gegensatz zu den bisher bekannten Schachtausbauten der hier in
Rde stehenden Art ist das spezifische Gewicht der Gleitflüssigkeit also nicht über
den gesamten Teufenbereich konstant, sondern nimmit mit zunehmender Teufe zu. Durch
diese Maßnahme wird erreicht, daß der innere Ausbauzylinder im oberen Teufenbereich
in der "leichteren" Gleitflüssigkeit schwimmt und dadurch stabilisiert wird, während
im unteren Teufenbereich der dort schwerere Innenausbau in der dort schwereren Gleitflüssigkeit
zu schwimmen vermag. Es wird auf diese Weise ohne Einbuße der Widerstandsfähigkeit
bezüglich Horizontaldrücken ein leichterer und aufgrund der Materialersparnis kostengünstigerer
Innenausbau ermöglicht. Das relativ geringe Gewicht des Innenausbaus macht es ferner
möglich, das Fundament entsprechend weniger stabil auszubilden, was zu einer weiteren
Ersparnis führt.
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Hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit des Innenausbaus erzielt man
die besten Ergebnisse, wenn man bei einem Schachtausbau, bei dem der äußere Ausbauzylinder
wenigstens in einem oberen und/oder mittleren Teufenbereich als sogenannter Siebausbau
ausgebildet ist, das heißt als wasserdurchlässiger, tragender Ausbau, vorsieht,
daß das spezifische Gewicht der Gleitflüssigkeit weitestgehend nur etwas höher als
dasjenige von Wasser eingestellt ist, mit der Maßgabe, daß das auf einen Teufenabschnitt
bezogene Gewicht des inneren Ausbauzylinders geringer ist als das Gewicht der im
gleichen Abschnitt verdrängten Gleitflüssigkeit. In dem Bestreben, die Vorteile
des Schachtausbaus gemäß der oben erwähnten DE-PS 28 23 950 weitestgehend auszunutzen,
wird bei der Einstellung des pezifischen Gewichts der Gleitflüssigkeit darauf geachtet,
daß die oben genannte Stabilitätsbedingung erfüllt ist, das heißt daß der Auftrieb
gewährleistet ist, indem das Gewicht eines Teufenabschnitts des inneren Ausbauzylinders
geringer ist als das Gewicht des durch den betreffenden Innenausbauabschnitt verdrängten
Gleitmittels.
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Zwar ist es bereits aus der DE-AS 12 84 387 an sich bekann, das spezifische
Gewicht der Gleitflüssigkeit bei einem Schachtausbau der in Rede stehenden Gattung
zu differenzieren; jedoch wird bei diesem bekannten Schachtausbau die Differenzierung
nicht in Abhängigkeit von der Teufe vorgenommen, sondern dort erfolgt die Differenzierung
in radialer Richtung in bezug auf verschiedene Ringfugen, die dort durch mehrere
ineinanderstehende Ausbauzylinder gebildet werden. Zwar erweist sich die vorliegende
Erfindung als besonders vorteilhaft, wenn im oberen und mittleren Teufenbereich
ein sogenannter "Siebausbau" verwendet wird, jedoch ist eine Differenzierung des
spezifischen Gewichts der Gleitflüssigkeit in Abhängigkeit der Teufe auch bei einem
Schachtausbau der in der DE-AS 12 84 387 beschriebenen Art
möglich.
Da auch dort gegebenenfalls in größeren Teufen die Ausbauzylinder aufgrund des höheren
Drucks entsprechend stark ausgebildet sein müssen, läßt sich auch dort eine Optimierung
durch die erflnd.ungsgemäße Maßnahme erreichen.
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Die erfindungsgemäße Maßnahme kann auch bei einem Schachtausbau mit
in Form eines "Siebausbaus" ausgelegtem äußeren Ausbau angewendet werden, wenn aufgrund
besonderer Gebirgseigenschaften höhere Gebirgsdrücke gegeben sind, beispielsweise
durch tonige Schichten, bei denen der Gebirgsdruck nicht durch die übliche Wichte
von 0,3 sonsern durch eine Wichte von bis zu 0,8 bestimmt wird. Legt man bei solchen
Fällen den äußeren Ausbauzylinder so aus, daß er dem Gebirgsdruck entsprechend einer
Wichte von 0,3 standhält, so wird das spezifische Gewicht der Gleitflüssigkeit beispielsweise
auf 1,5 oder 1,6 eingestellt, so daß die Summe aus diesem auf der Innenseite des
äußeren Ausbauzylinders vorliegenden Gegendruck der Gleitflüssigkeit und seiner
Tragfähigkeit von 0,3 gleich oder etwas höher ist als der höhere Gesamtdruck bei
tonigen Schichten auf der Außenseite des äußeren Ausbauzylinders.
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Wenn keine besonders starken Gebirgsdrücke beispielsweise durch tonige
Gebirgsschichten zu erwarten sind, erhält man einen besonders kostengünstigen ßusbau
dadurch, daß das spezifische Gewicht der Gleitflüssigkeit bis zu einer oberen Grenzteufe
bei etwa 500 m im wesentlichen konstant ist, vorzugsweise circa 1,02 bis 1,05 beträgt,
bis zu einer unteren Grenzteufe von zum Beispiel 1.000 m kontinuierlich oder stufenweise
bis zu einem Wert von circa 1,3 ansteigt, und bei größeren Teufen einen Wert von
mehr als 1,3 besitzt, wobei der äußere Ausbau unterhalb der unteren Grenzteufe vorzugsweise
nicht mehr als tragender Ausbau ausgebildet ist.
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Die obere Grenzteufe wird dann erreicht, wenn das Gewicht des inneren
Ausbauzylinders in einem Abschnitt größer ist als das Gewicht der in diesem Abschnitt
verdrängten Gleitflüssigkeit. Dies sei an einem Zahlenbeispiel verdeutlicht: Der
innere Ausbauzylinder habe einen konstanten Außendurchmesser von 9 m und einen von
8 m auf 6,70 m abnehmenden Innendurchmesser. Das spezifische Gewicht (Wichte) der
Gleitflüssigkeit betrage im oberen Teufenbereich 1,05. Bei entsprechendem Innenausbau
hat dieser zwischen 400 und 500 m Teufe ein Gewicht von circa 6.500 t, in dem darauffolgenden
100 m Abschnitt ein Gewicht von circa 6.800 t. Das Gewicht der verdrängten Gleitflüssigkeit
in einem solchen 100 m Abschnitt errechnet sich bei einer Wichte von 1,05 zu etwa
6.700 t. Man erkennt also, daß, um die Stabilität des Innenausbaus zu gewährleisten,
bei größeren Teufen ein höheres spezifisches Gewicht eingestellt werden muß.
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Zusätzlich zu den Vorteilen in wirtschaftlicher Hinsicht wird, wenn
es sich um einen einziehenden Schacht handelt, durch den konischen Innenmantel des
Innenausbaus auch noch eine günstige Wetterführung ermöglicht, indem der Innenmantel
als Beschleunigungsstrecke dient.
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Wenn man vorsieht, daß der innere Ausbauzylinder auch noch einen
mit zunehmender Teufe geringeren Außendurchmesser besitzt, gewährleistet die Gleitflüssigkeit
die Stabilisierung des inneren Ausbauzylinders in vertikaler Richtung durch Auftrieb,
weil der Flüssigkeitsdruck auf die horizontale Projektion des Außenmantels wirkt.
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Wenn bei einem Schacht ausbau der Außendurchmesser des Innenausbaus
mit zunehmender Teufe größer wird, sieht die Erfindung vor, daß in einer oder mehreren
Teufenzonen über die Schachtteufe
am Außenmantel des gleitenden
Ausbaus in die Ringfuge ragende Zwischenabstützungen angebracht sind, die horizontale
Stützkräfte übertragen> jedoch keine vertikalen Kräfte aufnehmen, und daß die
Zwischenabstützungen derart angeordnet und ausgebildet sind, daß sie den vertikalen
Durchfluß der Gleitflüssigkeit nicht verhindern.
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Bei dem Schacht ausbau mit sich nach unten vergrößerndem Außendurchmesser
des inneren Ausbauzylinders kann die Stabilität des Ausbaus bei Krürnillung der
Schachtachse durch die zusätzliche axial wirkende Auflast der Gleitflüssigkeit gefährdet
sein. Bei Neigung der Schachtachse erzeugt die in Achsrichtung wirkende Auflast
eine Seitenkraftkomponente. Durch die erfindungsgemäß vorgesehenen Zwischenabstützungen
wird dieser Seitenkraft entgegengewirkt, so daß der Innenausbau an den Zwischenabstützungen
durch über den Außenausbau in das Gebirge abgeleitete Stützkräfte festgehalten wird.
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Einen leicht krümmungsfähigen inneren Ausbauzylinder erhält man insbesondere
in größeren Teufen dadurch, daß der innere Ausbauzylinder aus gestapelten Verbundringen
besteht, deren den Beton umgebenden harten Stahlmäntel über aus weichem Stahl bestehende
Dehnringe wasserdicht verbunden sind. Die lose aufeinander gestapelten Ringe können
bei Krümmungen der Schacht achse einseitig etwas voneinander abheben, wobei die
harten Stahlmäntel dennoch gewährleisten, daß die großen Horizontaldrücke sicher
aufgenommen werden. Die relativ weichen Dehnringe verformen sich bei einem solchen
Biegevorgang dagegen plastisch, so daß die auftretenden vertikalen Druck- und Zugspannungen
gering sind.
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Bei Biegebeanspruchung des Innenausbaus, hervorgerufen beispielsweise
durch den schachtnahen Abbau von Kohle, ist dann eine Verformung des Innenausbaus
ohne Beeinflussung der lotrechten
Spannungsverteilung in dem Ausbau
möglich, wenn der innere Ausbauzylinder durch Flüssigkeitsgelenke in Abschnitte
unterteilt ist. Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Flüssigkeitsgelenke jeweils
als flüssigkeitsgefüllte Stahlhohlkörper ausgebildet sind und aus zwei im wesentlichen
parallel angeordneten Ringscheiben bestehen, deren Innen- beziehungsweise Außenkanten
miteinander durch einen Druck- beziehungsweise Zugring verbunden sind, wobei Druck-
und Zugring gewölbt und in vertikaler Richtung im Sinne einer Höhenzu- oder -abnahme
verformbar sind. Bei Biegebeanspruchung des Innenausbaus verformt sich dieser demnach
polygonartig, wobei die Ecken des Polygons an den Stellen der Flüssigkeitsgelenke
liegen. Durch diese Maßnahme kann die Spannungsverteilung in dem Ausbau relativ
gut beherrscht werden.
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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der
Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Längsschnittansicht
eines Schachtausbaus; Fig. 2 eine Schnittansicht eines Teils des Schachtausbaus
gemäß Fig. 1 am unteren Ende des oberen Teufenbereichs; Fig. 3 eine Schnittansicht
eines Teils des Schachtausbaus gemäß Fig. 1 im unteren Teil des mittleren Teufenbereichs;
Fig. 4 ene Schnittansicht eines Teils des Schachtaubaus gemäß Fig. 1 im Bereich
des Fundaments; Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit X gemäß Fig.
4; Fig. 6 eine Teil-Längsschnittansicht zweier Verbundringe mit Stahlmantel und
zwischen den Stahlmänteln angeschweißten Dehnstreifen;
Fig. 7 eine
modifizierte Ausführung der Anordnung gemäß Fig. 6; Fig. 8 den Grundriß von Zwischenabstützungen
einer Teufenzone, und Fig. 8aden lotrechten Schnitt durch eine Zwischenabstützung.
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Der in Fig. 1 dargestellte Schachtausbau 1 ist im Gefrierverfahren
in das wasserführende Gebirge 2 niedergebracht. Ein äußerer Ausbauzylinder 3 und
ein Innenausbauzylinder 4 bildden zwischen sich eine etwa größenordnungsmäßig 1
dm breite Ringfuge, in die eine Gleitflüssigkeit 5, beispielsweise weicher Asphalt,
gefüllt ist.
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Eine obere Grenzteufe 6 und eine untere Grenzteufe 7 unterteilen
den gesamten Teufenbereich in einen oberen Teufenbereich Å, einen mittleren Teufenbereich
B sowie einen unteren Teufenbereich C. Unter Grenzteufe soll hier diejenige Teufe
verstanden werden, ab der der Innenausbau 4 und/oder die Gleitflüssigkeit 5 einen
bezüglich des darüberliegenden Tufenbereichs unterschiedlichen Aufbau, beziehungsweise
Zusammensetzung (Wichte) aufweisen.
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In dem oberen Teufenbereich A kann der Schacht ausbau 1 beispielsweise
in der in der DE-PS 28 23 950 dargestellten Weise ausgebildet sein. Der dem Teufenbereich
A zugeordnete Abschnitt 4a des Innenausbaus besteht aus einem sich bis zur oberen
Grenzteufe 6 durchgehend erstreckenden wasserdichten Stahlmantel 8, der eine Betonschale
9 umgibt. Die Gleitflüssigkeit ist in dem oberen Teufenbereich A auf etwa 1,02 bis
1,05 eingestellt. Der äußere Ausbauzylinder 3 ist in dem oberen Teufenbereich A
als tragender Ausbauzylinder ausgebildet, beispielsweise handelt es sich um ein
Trockenmauerwerk aus hochfesten Betonformsteinen mit drucknachgiebigen Spanplatten
in den vertikalen und horizontalen Fugen (sogenannter "Siebausbau").
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Fig. 2 zeigt den unteren, mit der oberen Grenzteufe 6 abschließenden
Teil des Schachtausbaus im Teufenbereich A. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, verbreitern
sich die Betonringe 10 im unteren Teil des Teufenbereichs A stufenweise. Hierdurch
verengt sich der Innendurchmesser des Innenausbaus mit zunehmender Teufe. Die obere
Grenzteuf 6 entspricht etwa 500 m. Das spezifische Gewicht der Gleitflüssigkeit
5 in dem oberen Teufenbereich A ist also mit dem genannten Wert so eingestellt,
daß auf den Außenmantel des Innenausbaus ein horizontaler Druck ausgeübt wird, der
etwas höher ist als derjenige von Wasser. Der gleiche Druck wirkt auf die Innenseite
des äußeren Ausbauzylinders 3. Daher braucht der Außenmantel des äußeren Ausbauzylinders
3 nur denjenigen Druck aufzunehmen, der sich ergibt, wenn man von der Summe der
von außen einwirkenden Wasser- und Gebirgsdruckwerte den von innen wirkenden Druck
subtrahiert; an diesem Mantel wirkt also praktisch lediglich der Gebirgsdruck.
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Im mittleren Teufenbereich B besteht der äußere Ausbauzylinder 3
ebenfalls aus wasserdurchlässigem Mauerwerk. Die Abschnitte 4b bis 4f des Innenausbaus
im mittleren Teufenbereich B bestehen jeweils aus Verbundringen, das heißt Betonringen
11 (siehe Fig. 3), die von einzelnen Stahlmänteln 12 aus hartem Stahl mit hoher
Fließgrenze umgeben sind.
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Die Stahlmäntel der Betonringe schließen nicht bündig mit den flachen,
parallelen Stirnseiten der Betonringe 11 ab, sondern sind etwas verkürzt. Die einander
zugewandten Stirnseiten benachbarter Stahlmäntel sind miteinander durch verschweißte
Dehnringe verbunden, so daß der gesamte Außenmantel des Innenausbaus wasserdicht
ist. Der spezielle Aufbau dieser Verbundringe soll weiter unten noch näher erläutert
werden.
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Wie in Fig. 1 und 3 angedeutet ist, nimmt die Stärke der Stahlmäntel
12 mit zunehmender Teufe zu, wobei beispielsweise jeweils drei oder fünf oder mehr
benachbarte Stahlringe gleich dick sind. Bei dem Schachtausbau 1 gemäß Fig. 1 sind
die Stahlringe in den Abschnitten 4b bis 4f fünffach abgestuft.
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Die Gleitflüssigkeit 5 im mittleren Teufenbereich B weist ein entsprechend
den Abschnitten 4b bis 4f abgestuft zunehmendes spezifisches Gewicht auf. Im unteren
Teil des mittleren Teufenbereichs B vor der unteren Grenzteufe 7, die bei etwa 1.000
m liegt, beträgt das spezifische Gewicht der Gleitflüssigkeit etwa 1,3. Das spezifische
Gewicht wird also mit zunehmender Teufe von circa 1,05 bis auf den Wert von 1,3
stufenweise erhöht.
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Im Bereich der unteren Grenzteufe 7 heben sich der von innen auf
den äußeren Ausbauzylinder 3 einwirkende horizontale Druck und der von außen auf
den äußeren Ausbauzylinder 3 einwirkende kombinierte Gebirgs- und Wasserdruck etwa
auf. (Der Gebirgsdruck entspricht einem spezifischen Gewicht von 0,3.) Im unteren
Teufenbereich C ufterteilt sich der Innenausbauzylinder 4 in die Abschnitte 4g und
4h. Der Innenausbau besteht hier ebenfalls aus Verbundringen, jedoch weisen diese
im Gegensatz zu den Verbundringen des mittleren Teufenbereichs B noch stärkere äußere
Stahlringe 12' sowie innere Stahlringe 13 auf.
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Fig. 5 zeigt in vergrößerter Darstellung die Einzelheit X aus Fig.
4. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist die Breite der Betonringe 11 bei etwa
gleicher Stahlmantelstärke zweimal etwas abgestuft, so daß sich dort der Innendurchmesser
des Innenausbaus verringert. Zwei benachbarte Stahlmäntel oder -ringe 12', die aus
einem harten Stahl mit hoher Fließgrenze
bestehen, sind über einen
Dehnring 14 aneinandergeschweißt. Die jeweils untere Schweißnaht kann bei der Vormontage
angebracht werden, die obere Schweißnaht wird vor Ort angebracht. Die Dehnringe
14 bestehen aus relativ weichem Stahl mit niedriger Fließgrenze.
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Auch wenn die inneren Stahlringe 13 nicht gegeneinander abgestuft
sind, sondern miteinander fluchten, sind sie nicht aneinander geschweißt, damit
der Innenmantel des Innenausbaus im Gegensatz zu dem Außenmantel wasserdurchlässig
ist.
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Der äußere Ausbauzylinder 3 hat in dem unteren Teufenbereich C keine
tragende Funktion, weil der auf die Innenfläche des äußeren Ausbauzylinders einwirkende
Druck in diesem unteren Teufenbereich größer ist als der auf den Außenmantel des
äußeren Ausbauzylinders einwirkende Horizontaldruck; denn in diesem unteren Teufenbereich
übersteigt das spezifische Gewicht der Gleitflüssigkeit 5 den Wert von 1,3. Der
tatsächliche Wert des spezifischen Gewichts der Gleitflüssigkeit in diesem Bereich
kann beträchtlich über 1,3 liegen, und zwar abhängig von dem Gewicht des Innenausbaus
der Abschnitte 4g und 4h.
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Der obere Rand eines Fundaments 15 steht mit dem unteren Rand des
Innenausbaus 4 und der Gleitflüssigkeit 5 über ein Flüssigkeitsgelenk 17 in Verbindung.
Derartige Flüssigkeitsgelenke 17 sind auch innerhalb des Innenausbauzylinders selbst
an mehreren Stellen vorgesehen, auch wenn dies in Fig. 1 nicht im einzelnen dargestellt
ist.
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Die Fig. 4 und 5 zeigen im einzelnen eines von mehreren Flüssigkeitsgelenken
17, die den Innenausbau in mehrere Abschnitte unteiteilen, beziehungsweise von denen
eines auf dem Fundament aufliegt.
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Wie Fig. 5 im Datail verdeutlicht, ist ein solches Flüssigkeitsgelenk
17 als ringförmiger, mit einer Flüssigkeit F gefüllter Stahlhohlkörper ausgebildet.
Dieser Stahlhohlkörper besteht aus einer oberen Ringplatte 18a, einer unteren Ringplatte
18b, einem gewölbten Druckring 19 und einem ebenfalls gewölbten Zugring 20. Als
Flüssigkeit F kommt bevorzugt Wasser in Betracht, dem Korrosions- und Frostschutzmittel
zugefügt ist, oder andere Flüssigkeiten, die bei Temperaturen zwischen +7O0C und
-500C unter Drücken bis 200 bar fließfähig bleiben und keine Innenkorrosion des
Stahlbehälters verursachen. Wie eingangs bereits allgemein ausgeführt wurde, wird
hier das spezifische Gewicht der Gleitflüssigkeit 5 etwas größer als das'von Wasser
gewählt, jedoch mindestens so groß, daß das Gewicht der verdrängten Gleitflüssigkeit
in jedem Abschnitt größer ist als das Gewicht des Innenausbaus in dem entsprechenden
Abschnitt. Wenn nun der Schachtausbau beispielsweise infolge von Abbau und dadurch
bedingte Gebirgsverschiebungen einer Biegebeanspruchung ausgesetzt wird, so krümmt
sich der Schachtausbau nicht kontinuierlich, sondern polygonförmig, wobei die Ecken
dieses Polygons gebildet werden durch die über die Länge des Schachtausbaus verteilten
Flüssigkeitsgelenke 17. Auf einer Seite des Schachtausbaus wird dann ein solches
Flüssigkeitsgelenk 17 zusammengepreßt, während sich der Stahlhohlkörper auf der
diametral gegenüberliegenden Seite des Schachtausbaus in axialer Richtung erweitert.
Die durch das Zusammenpressen aus der einen Seite fortgedrängte Flüssigkeit gelangt
auf die gegenüberliegende Seite, und die Flüssigkeit stützt den gesamten oberhalb
des Flüssigkeitsgelenks liegenden Abschnitt des Innenausbaus vertikal ab.
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Innerhalb eines solchen Polygonabschnitts auftretende vertikale Zugkräfte
werden von den Dehnringen 14 aufgenommen.
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Da diese Dehnringe aus relativ weichem Stahl mit niedriger Fließgrenze
bestehen, verformen sie sich bei Zugbeanspruchung plastisch.
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Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel besitzt also einen Innenausbau
mit einem Außenmantel konstanten Durchmessers über der gesamten Teure, während sich
der Innendurchmesser mit zunehmender Teufe verringert. Die Erfindung ist jedoch
nicht auf derart struktinerte Innenausbauzylinder beschränkt, sondern der Innenausbau
kann über die gesamte Teufe sowohl einen gleichbleibeenden AuRen- wie auch Innendurchmesser
besitzen, wie dies etwa in Fig. 1 (aufgrund der stark verkleinerten Darstellung)
angedeutet ist. Die größere Festigkeit des Innenausbaus kann dann dadurch erreicht
werden, daß die Stahlmäntel 12, 12 beziehungsweise 13 entsprechend verstärkt werden.
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Es besteht die weitere Möglichkeit, nicht nur den Innendurchmesser
mit zunehmender Teufe geringer werden zu lassen, sondern auch den Außendurchmesser.
Bei einem solchen Aufbau trägt die Gleitflüssigkeit 5 zur Stützung des Innenausbaus
bei, weil die nach oben in vertikale Richtung gerichteten Druckkräfte innerhalb
der Flüssigkeit eine nach oben gerichtete Kraft ergeben, die sich aus der Projektion
des Außenmantels des Innenausbaus auf die Horizontale bestimmt.
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Eine nicht ganz so günstige Alternative erhält man bei sich mit zunehmender
Teufe vergrößerndem Außendurchmesser des Innenausbaus. Da hierbei im Falle einer
Krümmung der Schachtachse die zusätzliche axial wirkende Auflast der Flüssigkeit
problematisch sein kann, weil die Neigung der Schacht achse eine Seitenkraftkomponente
aufgrund der in Achsrichtung wirkenden Auflast bewirkt, sind Zwischenabstützungen
in der Ringfuge vorgesehen, die diese Seltenkraftkomponente in das Gebirge ableiten.
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Ohne solche Zwischenabstützungen müßte in Bereichen mit zunehlenden
Außendurchmesser des Innenausbaus eine Gleitflüssigkeit mit einem so hohen spezifischen
Gewicht gewählt werden, daß der
gesamte Ausbau unwirtschaftlich
würde.
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Die in Zusammenhang mit Fig. 5 erläuterten Dehnfugen 14 brauchen
nicht unbedingt in der in dieser Fig. dargestellten Weise angeordnet zu sein. Fig.
6 zeigt eine alternative Ausführungsform. Hierbei schließt die Innenseite des Dehnrings
14' bündig mit den Innenseiten der beiden benachbarten-Stahlringe ab. In die dadurch
außen bezüglich des Dehnrings 14' entstehende Fuge kann ein weiterer Stahlring aus
relativ hartem Stahl eingebracht werden, so daß Druckkräfte zwischen benachbarten
Stahlringen 12' in vertikaler Richtung übertragen werden können.
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Bei der in Fig. 7 dargestellten abgewandelten Form stoßen benachbarte
Stahlringe der aufeinanderliegenden Verbundringe stumpf aneinander,und in den inneren
Kantenbereichen der Stahlringe ist jeweils eine Ausklinkung vorgesehen, die den
Dehnring 14" aufnimmt. Bei Krümmung der Schachtachse heben sich die aufeinanderliegenden
Stirnflächen der Stahlringe 12' voneinander ab, wobei der mit beiden Stahlringen
verschweißte Dehnring 14 " plastisch verformt wird.
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Bei der in den Fig. 8 und 8a dargestellten beispielhaften Ausführungsform
von Zwischenabstützungen 21 sind Stahltaschen 23 am äußeren Stahlring 20 angeschweißt
und mit Beton 23 gefüllt. Zwischen den Stahltaschen 23 kann die Gleitflüssig keit
5 vertikal durchfließen.
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