Vorlesung 1

Question 1

Festigkeit:

Answer 1

• Versagen/Bruch:
  
  • Nahezu kompletter Verlust des inneren Zusammenhalts eines Bodens/Fels und damit seine Fähigkeit als Baugrund zu dienen
• Boden/Fels versagt auf unterschiedliche Art und Weise, je nachdem wie die Kräfte eingetragen werden ⇒ keine einzelne Zahl für Festigkeit
  
  • Zug-/Scherspannung
• Festigkeiten werden punktuell bestimmt und es werden Bruchkriterien festgelegt, die die Festigkeit optimal beschreiben

Question 2

2 Bruchkriterien:

Answer 2

Question 3

Mohr-Coulomb-Bruchkriterium:

Answer 3

Question 4

Neigungsfehler im Mohr-Diagramm:

Answer 4

Question 5

Zugversagen “Tension cut off”:

Answer 5

• Versagen tritt auf, wenn die angewandte Scherspannung > als die Scherkraft ist
• Die Scherfestigkeit im MCB ist definiert bei der Kohäsion (spannungsabhängig) und dem Reibungswiderstand (hängt von der Normalspannung ab)
• Keinen Reibungswiderstand in Gegenwart einer normalen Zugspannung
  
  • Gleichung würde ihre physikalische Gültigkeit verlieren, wenn der Wert von σ_n in den Zugbereich über geht
• möglich: Minimale Hauptspannung, solange σ_n kompressiv bleibt

Question 6

Zugversagen:

Answer 6

• MC-Linie wird in den Zugbereich extrapoliert
• Eine lineare Extrapolation mit der σ_n-Achse ergibt eine Zugfrestigkeitsabschätzung die unrealistisch hoch ist

Zugspannungsbegrenzung für MC zwischen 1¹⁰-1²⁰

Question 7

Mohr-Diagramm und Principal Stress Diagramm:

Answer 7

Question 8

Principal Stress Diagramm: Ein Sicherheitsfaktor

Answer 8

Question 9

Principal Stress Diagramm and Stress path:

Answer 9

• In-Situ Festigkeit in der interessierten Ebene ist definiert mit σ₁ und σ₃
  
  • Kirsch berechnet die maximale Tangentialspannung an der Aushubgrenze
• Die radiale Spannung σ_rr an der Ausbruchgrenze ist 0, genau wie die Begrenzungsspannung von σ₃
  
  • Die Tangentialspannung σ₀₀ wird zur maximalen Spannung

Question 10

Effekte von Diskontinuität:

Answer 10

• Eine Gesteinsprobe (intakt) die eine einzige Schwachstelle enthält
• Die auf die Probe ausgeübte Spannung kann in Bezug auf Normal- und Scherspannung aufgelöst werden
  
  • MC wird angewendet, um die Möglichkeit der Diskontinuität zu berücksichtigen
• Wenn die Schwächungsebene parallel oder senkrecht ist, hat dies keinen Einfluss auf die Probenfestgkeit
• In einigen Winkeln wird die Diskontinuität und die Festigkeit der Probe signifikant reduziert

Question 11

Diskontinuität (Formel):

Answer 11

Question 12

Weitere Effekte für Diskontinuitäten:

Answer 12

Question 13

Diskontinuitäten MC:

Answer 13

Question 14

Gesteinsmassenstärke, die mehrere Diskontinuitäten enthält:

Answer 14

Question 15

MC-Fehlrate:

Answer 15

• MC ist kein besonders zufriedenstellendes Höchstkriterium für Gesteinsmaterial:

1. Es impliziert eine Richtung des Scherversagens, die nicht immer mit experimentellen Beobachtungen übereinstimmt (axial splitting)
2. Expermentelle Spitzenfestigkeitskurven sind im Allegemeinen nicht linear, sie können nur in begrenzten Bereichen als linear angesehen werden von σ_n oder σ₃
3. Reibung und Zusammenhalt werden gleichzeitig mobilisiert, dies ist bei spröden Gesteinsarten nicht der Fall

Zuerst ohne linearität arbeiten!

Question 16

Hoek-Brown-Bruchkriterium:

Answer 16

• Ist ein emphirisches Kriterium, geteilt durch Best-fit-Kurven zu experimentellen Fehlerdaten gezeichnet im σ₁-σ₃ Raum
• Das Kriterium wird heute häufig in der Felsmechanik-Analyse verwendet, da es eine der wenigen verfügbaren Techniken zur Schätzung der In-situ Stärke der Gesteinsmasse aus geologischen Daten ist

Question 17

HBK:

Answer 17

• Typische Werte für den m-Parameter reichen von 25 für grobkörnige magmatische und metamorphe Gesteine wie Granit und Gneis, bis hin zu 7 für Karbonatgesteine
• Der s-Parameter ist insofern von Bedeutung, da er die Ausdehnung der Festigkeitsfunktion ermöglicht , um die Stärke der diskontinuierlichen Gesteinsmasse darzustellen
• Die Bestimmung der Gesteins HB-Konstante m sollte nach Möglichkeit durch Triaxialversuche erfolgen
  
  • Diese Tests sollten über einen Grenzspannungsbereich von null bis zur Hälfte der einachsigen Druckfestigkeit durchgeführt werden
  • Die wenigen 5 Datenpunkte sollten in die Analyse einbezogen werden