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Allgemeines

Beschreibung von Fels

Mechanisches Verhalten von Fels

Raumstellung von Trenn- flächen

Weitere Eigen- schaften von Fels

Klassifizierung von Fels

Baugrund- erkundung

Felsmecha- nische Versuche

Verwitterung

Definition: Zerteilung und Zersetzung des Gesteins infolge physikalischer (mechanischer) oder chemischer Einflüsse.

Abhängig vom Klima (Temperaturen, Temperaturschwankungen, Luftfeuchtigkeit) und den auf das Gestein wirkenden Agenzien (Sauerstoff, Gase, Säuren, Wasser)

Physikalische Verwitterung:

Frostsprengung: Volumenzunahme durch Gefrieren bis zu 9% bei voller Wassersättigung

Temperaturverwitterung: infolge Spannungen durch unterschiedliche

Aufheizung und Ausdehnung der Materialien bei Sonneneinstrahlung

Salzverwitterung: Kristallisation von Salzen erzeugt hohen Kristallisationsdruck, da enorme Volumenzunahme

physikalisch-biologische Verwitterung: Wurzeldruck

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Felsmecha- nische Versuche

Verwitterung

Chemische Verwitterung:

Lösungsverwitterung: Lösung der Mineralien durch Wasser (z.B. Salz)

Kohlensäureverwitterung: CO2 in Wasser zu Kohlensäure gelöst, die

das Gestein angreift

Rauchgasverwitterung: anthropogen durch Verbrennung fossiler Ener- gieträger erzeugten Rauchgase z.B. Schwefeldioxid und Stickoxide, die mit Wasser aggressive Säuren bilden

Oxidationsverwitterung: Zersetzung von Mineralien unter Luftsauer-

stoff (besonders eisen- und schwefelhaltiges Gestein)

hydrolytische Verwitterung: Aufnahme von Wasser in das Kristall- gitter, wodurch andere Ionen abgesprengt werden (Silikatverwitterung)

chemisch-biologische Verwitterung: Huminsäuren zerstören das Gesteingefüge

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Felsmecha- nische Versuche

Quellen

Definition: Volumenzunahme infolge chemischer Umwandlung bei Wasserzutritt

oder Anlagerung von Wasser an bestimmte Materialien.

● spannungsabhängig

● Entlastung und dadurch Abnahme von Festigkeit und Steifigkeit des Gesteins bei gleichzeitigem Zerfall.

Chemische Umwandlung

Beispiel: Anhydrit Gips

CaSO4 + 2 H2O CaSO4 • 2 H2O

Stabilität der Verbindungen abhängig von Temperatur, verfügbarem Wasser und Druck

Der auskristallisierte Gips besitzt ein um 61% größeres Volumen als Anhydrit

allerdings: Anhydrit und Wasser getrennt haben ein um 11% größeres Volumen als Gips!

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Baugrund- erkundung

Felsmecha- nische Versuche

Quellen

also: - in einem abgeschlossenen Volumen mit Anhydrit und Wasser in ausreichender Menge findet die Umwandlung in Gips zwar statt, das eingenommene Volumen wird aber kleiner.

- in einem offenen System, das zunächst nur aus Anhydrit besteht, kommt es bei Wasserzutritt durch Klüfte, Risse etc. zur Umwandlung in Gips bei Volumenzunahme nur dann Quellen!

• Umwandlung findet eher statt, wenn Anhydrit im Gestein fein verteilt ist, je massiger und kompakter es vorliegt, desto länger dauert sie.

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Felsmecha- nische Versuche

Quellen

Quellen von Tonmineralen

Tonminerale besitzen eine Blättchenstruktur (geschichtete Moleküle). Wasser dringt in diese Struktur ein und lagert sich zwischen den Schichten an. Dadurch erhöht sich der Abstand der Blättchen. (Silikat-Schichtpakete)

Volumenzunahme 10 – 15%

Zerfall

Insbesondere bei gleichzeitiger Entlastung des Gesteins öffnen sich während des Quellvorgangs nach und nach die Schichtfugen und Klüfte: Zerfall beginnt

Die Steifigkeit und Festigkeit des Felskörpers verringert sich. Daraus resultieren weitere Verformungen, die wiederum zu einer weiteren Entlastung führen, d.h. der Fels entzieht sich der Belastung.

Dadurch wird Quellen begünstigt: progressiver Verlauf

Allerdings: Bei einer ausreichend hohen Druckspannung (je nach Gesteinsart) tritt kein Quellen auf

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Baugrund- erkundung

Felsmecha- nische Versuche

Quellen

Hb

Ha

Durch Zerfall des Gesteins aufgelockertes Gebirge

Firste

Sohle

Quellen ist besonders problematisch im Hohlraumbau ( Entlastung):

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Bearbeitbarkeit

Qualitative Kriterien zur Wahl von Arbeitsweisen und Geräteeinsatz, Einschätzung der Kosten. Einordnung oft nicht eindeutig, d. h. Vergleichbarkeit problematisch.

Nachbrüchigkeit: Mangelnder Gesteinszusammenhalt im Gebirge; vereinzelte Ablösungen an Wänden, Ulme oder Firste, ohne dass die Standsicherheit verloren geht.

Besonders bei starken Zerklüftungen mit ungünstiger Kluft- stellung und hohem Durchtrennungsgrad

Druckhaftigkeit: Gebirge besitzt einen unzureichenden Formänderungswider- stand, steht unter Druck (Gebirgsdruck Bruchfließen). Gebirge drückt aktiv gegen Ausbau/Sicherung

Gewinnungsfestigkeit: Arbeitsaufwand zum Lösen (und Laden) von Fels. Man un- terscheidet z.B. Hackfels, leichten oder schweren Spreng- fels, baggerfähigen Fels. Abhängig von Frische, Entfes- tigung, Art und Grad der Zerklüftung des Felses.

Erweichbarkeit: Gefahr des Festigkeitsverlustes bei Wasseraufnahme ( Quellen)

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Felsmecha- nische Versuche

Maßhaltigkeit: Grad der Genauigkeit eines hergestellten Profils von der Sollform in Abhängigkeit von dem

anstehenden Fels, der Arbeitsweise und dem eingesetzten Gerät

Gut maßhaltig: weiches, zähes Gestein, kluftarm oder kleinklüftig

Schlecht maßhaltig: grobklüftiges, straff geregeltes Gefüge, hohe Durchtrennung und Gesteinshärte

Bohrbarkeit: Eignung des Felses für Bohrungen; abhängig vom Bohr- durchmesser im Vergleich zum Kluftabstand

(bei zu engem Abstand Verklemmungen möglich), Härte und Zähigkeit des Gesteins

Wetterbeständigkeit: Auch Frostfestigkeit; charakterisiert Verwitterungsanfällig- keit des Gesteins

(Zerklüftung, Schichtung, Schieferung Tiefenverwitterung)

Schießbarkeit: Widerstand gegenüber Fräsen und Schrämen (Schlitzher- stellung)

Schneidbarkeit: Widerstand gegen Schneiden, z.B. Hochdruckwasserstrahl

Bearbeitbarkeit

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Durchlässigkeit

Allgemeines Talsperrenbau: Abdichtung, Drainage des Felsuntergrunds; Strömungsdruck/ Wasserdruck auf Staumauer

Hohlraumbau: Wassereinbrüche, unterhalb des Wasserspiegels kann der Tunnel als Drainage wirken

Böschung: Reduzierung der Standsicherheit

Bergwasser: Kluft-/ Spaltwasser Haftwasser (in tonigen Kluftfüllungen)

Bergfeuchte (in Gesteinsporen)

Durchlässigkeit des Gesteins vernachlässigbar gering

Annahme einer stationären Sickerströmung

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Durchlässigkeit

Begriffe Wasseraufnahmefähigkeit: abhängig vom Volumen der Klufträume (abzüglich Füllung aus fester Gesteinssubstanz); tatsächliche Wasseraufnahme abhängig von Zu- und Abfuhr von Wasser (Niederschläge, Schneeschmelze, Ver-sickerungsleistung)

Durchlässigkeit: abhängig vom räumlichen Kluftflächenanteil, freien Kluft- öffnungen, Durchtrennungsgrad der Klüfte, Rauhigkeit der Trennflächen

Anmerkungen:

- Störungen sind je nach Art der Füllung Wasserbringer oder Wasserstauer

- Durchlässigkeit ist zeitlich veränderlich:

In auslaugbaren bzw. ausräumbaren Gebirgsarten wird sie größer (Gips, Anhydrit), während feinklüftiges, nicht auslaugbares bzw. nicht ausräumbares Gebirge zur Selbstdichtung neigt (gut geeignet für Injektionen)

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Durchlässigkeit

Wasserwegigkeit: gerichtete Durchlässigkeit (Anisotropie); abhängig von Orientierung und Beschaffenheit der Trennflächen; bevor- zugte Wege sind Schichtklüfte und Verschneidungslinien von Trennflächen; in wasserlöslichen Gesteinen (Gips, Anhydrit, Kalk) können sich Karströhren ausbilden

Kluft- und Porenwasserdruck: abhängig vom hydraulischen Gradienten

a) Wasseraufnahme und Durchlässigkeit groß:

Flaches Druckliniengefälle, flacher, wenig schwankender Bergwasserspiegel; wegen hoher Durchlässigkeit heftiger, bald abklingender Wassereinbruch in Hohlraum

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Durchlässigkeit

b) Wasseraufnahme groß und Durchlässigkeit klein:

Steiles Druckliniengefälle, daher hoher Strömungsdruck, wenig schwankender Wasserspiegel; wegen geringer Durchlässigkeit langer aber weniger heftiger Wassereinbruch im Hohlraum

c) Wasseraufnahme klein und Durchlässigkeit groß

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Durchlässigkeit

d) Wasseraufnahme und Durchlässigkeit klein: Wegen geringen Wasserangebots schwankt der Wasserspiegel stark, Quellen setzen nach kurzer Zeit aus, daher weniger gefährlich

Porenwasserdruck der häufig bindigen Trennflächenfüllung wird sich bei statio-närer Strömung dem Kluftwasserdruck anpassen. Bei starken Schwankungen entstehen jedoch Porenwasserüberdrücke und –unterdrücke.

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Durchlässigkeit

Modell für die Trennflächenströmung

zweidimensionale, laminare Sickerströmung im offenen Spalt

Geschwindigkeit senkrecht zu den Trennflächen ist gleich Null Geschwindigkeit bleibt über die Zeit konstant Parabolische Geschwindigkeitsverteilung im Spalt (laminar):

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Durchlässigkeit

Navier-Stokesche Gleichung für zähe Flüssigkeiten und Kontinuitätsbedingung liefern die Laplacesche DGL zur Beschreibung der Strömung in der Trennflächenebene x´- y´:

w

uzh:Potential0

y

h

x

h2

2

2

2

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Durchlässigkeit

zweidimensionale Sickerströmung in gefüllten Trennflächen

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Durchlässigkeit

Bei isotroper Füllung Durchlässigkeitsbeiwert kf

Gesetz von Darcy und Kontinuitätsbedingung liefern die Laplacesche DGL zur Beschreibung der Strömung in der Füllung der Trennflächenebene x´-y´:

w

uzh:Potential0

y

h

x

h2

2

2

2

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Felsmecha- nische Versuche

turbulente Strömungen und Reibungsverluste bei unebenen Kluftflächen werden näherungsweise über die eindimensionale Spaltströmung erfaßt:

Turbulenz und Rauhigkeit verursachen nichtparallele Strömungen, Verwirbelungen und dadurch reduzierte Fließgeschwindigkeiten.

Durchlässigkeit

ih a4UF

4D ih a4

kDk

032,0

Dk

h

032,0Dk

h

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Felsmecha- nische Versuche

Solange Strömung laminar (Re 2300), spielt aufgrund der parabolischen Geschwindigkeitsverteilung (am Rand v 0) die Wandrauhigkeit keine Rolle (Wand ist hydraulisch glatt), allerdings solange Rauhigkeit nicht zu extrem:

Durchlässigkeit

032,0

D

k

h

turbulent laminar

Strömung in Fließkanälen, z.B. entlang von Verschneidungslinien kann durch die Rohrströmung beschrieben werden.

Widerstandsgesetz von Poiseuille:

(hydraulisch glatte Wände und laminare Strömung)

mittlere Geschwindigkeit:

Fazit:

In Trennflächen herrscht i.d.R. laminares Fließen, da nur relativ geringe hydrauli-sche Gradienten vorliegen (i 1), erst ab nennenswerter Öffnungsweite kann

Turbulenz vorliegen; in Fließkanälen ist das Fließverhalten jedoch sehr häufig

turbulent.

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Durchlässigkeit

Re

64

xh

r232g

v 2

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Klassifizierung nach dem Verwitterungsgrad

Code Bezeichnung

Merkmal Gestein Merkmal Gebirge

VU unverwittert

Unverwittert, frisch kein Verwitterungseinfluß erkennbar

keine Verwitterungsbe-dingte Auflockerung an Trennflächen

VA angewittert Auf frischer Bruchfläche Verwitterung von einzelnen Mineralkörpern erkennbar, beginnende Mineralumbildung und –verfärbung

Teilweise Auflockerung an Trennflächen

VE entfestigt Durch Verwitterungsvorgänge gelockertes, jedoch noch im Verband befindliches Mineralgefüge, meist in Verbindung mit Mineralum-bildung, insbesondere an Trennflächen

Vollständige Auf-lockerung an Trenn-flächen

VZ zersetzt Noch im Gesteinsverband befindliches, durch Mineral-neubildung verändertes Gestein ohne Festgesteinsei-genschaft ( Lockergestein)

Kluftkörper ohne Fest-gesteinseigenschaften

[Merkbl. über Felsgruppenbeschreibung für bautechn. Zwecke im Straßenbau]

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Klassifizierung nach dem Verwitterungsgrad

[nach L. Müller]

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Klassifizierung nach der Veränderlichkeit

Zerfallsversuch nach DIN 4022:

Zerfallsgeschwindigkeit einer ca. 24h in Wasser gelegten Probe als Maß für die Veränderlichkeit.

stark veränderlich

Probe ganz zerfallen, breiförmig

veränderlich Probe zerfallen, aber noch Einzelkörper

mäßig veränderlich

Oberfläche der Probe aufgeweicht und Teile abgebröckelt

nicht veränderlich

keine Veränderungen

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Klassifizierung nach der Lösbarkeit

Nach DIN 18300 (VOB Teil C; ZTVE-StB)

Für die Arbeitsvorgänge Lösen, Laden, Fördern, Einbauen, Verdichten:

Klasse 6: leicht lösbarer Fels und vergleichbare Bodenarten Mineralischer Zusammenhalt, weiche Gesteinsfestigkeit, stark

zer- klüftetes, brüchiges, bröckliges, schiefriges

Trennflächengefüge, verwittert

Klasse 7: schwer lösbarer Fels Mineralischer Zusammenhalt, hohe Gefügefestigkeit, wenig

klüftig, wenig verwittert

Klassifizierung unabhängig vom eingesetzten Gerät

Maßgebend ist der Zustand während des Lösens

Einstufung nur anhand qualitativer Merkmale (problematisch)

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Klassifizierung nach der Lösbarkeit

Bei der Einstufung in die Klassen 6 und 7 sind folgende Punkte zu beachten:

Gesteinsfestigkeit

weich: geringe Festigkeit, witterungsempfindlich, d.h. Zerbrechen unter mechanischer Beanspruchung durch eingesetzte Geräte oder Zerfall in wasserempfindliche Bodenart bei Verwitterung (z.B. Schiefergesteine, Mergel, Kalk, Sandstein, Tonstein)

fest: hohe Festigkeit, wenig oder gar nicht witterungsempfindlich, Korngröße und Kornform bleibt bei mechanischer

Bean- spruchung praktisch unverändert (z.B. Granit, Basalt, Gneis)

● Verwitterungszustand (siehe Klassifizierung oben)

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Klassifizierung nach der Lösbarkeit

Kluftkörperform

[nach F. Karl ]

Form der

Kluftkörper

Kluftabstandd [cm]

< 1 : 5 1 : 2 bis 1 : 5 ∼ 1 : 1 2 : 1 bis 5 : 1 > 5 : 1

dmax > 100 großsäulig großblockig großwürfeligquadrig-bankig

großplattig

100 > dmax > 10

kleinsäulig kleinblockig kleinwürfelig kleintäfelig schiefrig

dmax < 10 stängelig-faserig

kubisch-ruschelig

kubisch-ruschelig

splitterigblätterig-

kleinschuppig

3

2

3

1

dd

;dd

Verhältnis

Einordnung in die Klassen 6 und 7 (nach Kommentar zur ZTVE-StB):

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Klassifizierung nach der Lösbarkeit

Merkmal Klasse 6 Klasse 7

Verwitterungsgradentfestigtzersetzt

unverwittert (frisch)angewittert

Einfallrichtung der Trennflächen

söhlig, flachgeneigtsteil

söhlig, flachgeneigtsteil

Abstand der Trennflächeneng / dicht< 1,0 m

weit> 1,0 m

Raumteilesäuligplattig-schiefrig

blockigwürfeligquadrig-bankig

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Baugrund- erkundung

Felsmecha- nische Versuche

Klassifizierung nach der Lösbarkeit

Praktische Einschätzung:

Klasse 6: Baggerlöffel füllt sich durch einmaliges Eingreifen in das Gestein vollständig.

Klasse 7: Gestein muss vorher erst durch Vorlockern gestückelt werden, damit

sich der Baggerlöffel bei einmaligem Eingreifen vollständig füllt.

Fazit:

Die qualitativen Kriterien müssen in ihrer Gesamtheit betrachtet werden, nicht einzeln, da dies zu Fehleinschätzungen führen kann. Trotzdem ist die Einstufung manchmal nicht eindeutig möglich, so dass hier Erfahrung gefragt ist.

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Klassifizierung nach der Standfestigkeit

Klassifizierung nach Lauffer

Stützweite l < Querschnittsbreite b: l* = lStützweite l > Querschnittsbreite b: l* = b

Bereich zwischen den Kurven markiert typische Wertepaare für den Stollenbau (Erfahrungswerte)

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Felsmecha- nische Versuche

Klassifizierung nach der Standfestigkeit

Klassifizierung nach Pacher, Rabczewicz und Golser

Schema der Gebirgsklassifi-zierung nach RABCZEWICZ-PACHER

I II III IV V

standfest bis gering nachbrüchig

stark nachbrüchig

gebräch bis sehr gebräch

druckhafta

stark druckhaft

brollig

Beschaffenheit

Massig ent-wickelt, ange-klüftet bis mäßig geklüftet

Stärkere Zerle-gung, infolge Schichtung u. Klüftung verein-zelt tonige Kluft-füllungen und schiefrige Zwischenlagen

Starke Zerle-gung, infolge Klüftung in mehrere Rich-tungen Mürb-zonen u. tonige Kluftfüllungen

Stark durchbe-wegt gefaltet und zerschiefert Störungsbündel gut verfestigtes, kohäsives Lockergestein

Völlig durch-geknetet u. my-lonitisiert zer-brochen, nicht verfestigtes, leicht kohäsives Lockergestein

Rolliges ungebundenes Lockergestein

Verhalten Einachsige Gebirgsdruckfestigkeit gd > als Tangentialspannung t, dauerndes Gleichgewicht vorhan-den bzw. sichergestellt durch

Die Grenze der Gebirgslessig-keit am Umfang wird überschrit-ten. Stützung bzw. Herstel-lung eines sohl-offenen oder geschlossenen Tragringes er-forderlich

Gebirgsfestigkeit durch Tangential-spannungen überschritten. Das sich plastisch verhaltende Material drängt gegen den Hohlraum

wie V aÖrtliche Maß-nahmen (vgl. Fig.) Achtung auf Bergschlag-erscheinungen!

Verstärkung des Gebirgs-tragringes in der Kalotte (vgl. Fig.)

mäßig intensiv

Seitendruck und Sohlhebungen, Bewegungen werden durch ge-schlossenen Stützring aufgefangen

Bergwasser-einfluss:

Keiner unbedeutendVorwiegend auf Kluftfüllungen

deutlichUnter Um-ständen stark (erweichbar)

Schema der Gebirgsklassifi-zierung nach RABCZEWITZ-PACHER

I II III IV V

standfest bis gering nachbrüchig

stark nachbrüchig

gebräch bis sehr gebräch

druckhaft astark druckhaft

brollig

Ausbruch in Teilquer-schnitten mit Sicherungs- maßnahmen

Ausbruch: im Vollprofil

Sicherung:

im Vollprofil

System-ankerung in Firste

Karlotte und Strosse

Sohloffener Tragring in Firste und Ulmen

In Teilquer- schnitten I – IV

Geschlossener Stützring

In Teilquerschnitten I bis VI

Geschlossener Stützring

Funktion der Sicherungs- u. Stützmaßnah-men u. deren zeitliche Durch-führung

Sicherung örtl.Schwäche-stellen u.U. “Bergschlag-sicherung“

Sicherung aus-gedehnt auf Kalotte, u.U. Versiegelung der Ulmen

Versiegelungen der Ober-flächen gegen Ablösungen, Herstellen eines Gebirgs-tragringes

Maßnahmen dienen der Sicherung der Zwischenbaustadien, der Be-schränkung von Bewegungen u. dem Herstellen eines geschlos-senen Gebirgstragringes bzw. der tragenden Funktion des Gebirges. Sofortsicherung jeden Teilquer-schnittes mit Ringverschluß in vor-gegebener Zeit

wie V aOhne zeitl. Beschränkung für den Großteil der Stützmaßnahmen

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Klassifizierung nach der Standfestigkeit

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Klassifizierung nach der Standfestigkeit

Klassifizierung nach Rock Quality Designation (RQD)

Durchführung von Kernbohrungen und Auszählung der Bohrkerne, die länger als 10 cm sind:

0 – 25 % Sehr schlechte Gebirgsqualität (very poor ground)

25 – 50 % Schlechte Gebirgsqualität (poor ground)

50 – 75 % Mittlere Gebirgsqualität (fairly good ground)

75 – 90 % Gute Gebirgsqualität (good ground)

90 – 100 % Sehr gute Gebirgsqualität (very good ground)

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Klassifizierung nach der Standfestigkeit

Klassifizierung nach Rock Mass Classes and their Ratings (RMR)

Parameter Wertebereich

Ge-steins-festig-keit

Punktlastindex ISRM (1972)

> 8 MN/m2 4-3 MN/m2 2-4 MN/m2 1-2 MN/m2

Für diesen niedrigen Bereich wird der einachsige Druckversuch vorgezogen

Einaxiale Druckfestigkeit

200MN/m2 100-200 MN/m2

50-100 MN/m2

25-50 MN/m2

10-253-101-3

MN/m2

l1 15 12 7 4 2 1 0

RQD-Wert (Deere, 1963)

90-100 % 75-90 % 50-75 % 25-50 % < 25 %

l2 20 17 13 8 3

Kluftabstand > 3 m 1-3 m 0,3-1 m 50-300

mm< 50 mm

l3 30 25 20 10 5

Zustand der Klüfte

Sehr rauhe Oberfläche nicht durch-gehend, kei-ne Kluftöff-nung

Leicht rauhe Oberfläche, harte Kluft-wandung, Kluftöffnung < 1 mm

Leicht rau-he Ober-fläche, wei-che Kluft-wandung, Kluftöff- nung 1 mm

Glatte Ober-fläche, Kluft-öffnung 1-5 mm, Kluftfül-lung durch-gehende Klüfte

Weiche Kluftfüllung Kluftöffnung > 5 mm, Durchge-hende Klüfte

l4 25 20 12 6 0

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Klassifizierung nach der Standfestigkeit

Parameter Wertebereich

Ge-birgs-was-ser

Zufluß auf 10 m Tunnellänge kein

Zulauf

oder

0

oder

vollständig trocken

< 25

l/min

oder

0,0-0,2

oder

feucht

25-125

l/min

oder

0,0-0,5

oderWasser unter

niedrigem Druck

>125 l/min

oder

>0,5

oderschwierige

Gebirgswas-serprobleme

Kluftwasserdruck größte Hauptspannung

Allgemeine Verhältnisse

l5 10 7 4 0

Streich- und Fallrichtung der Klüfte

sehr günstig

günstigmäßig günstig

ungünstigsehr

ungünstig

l6

Tunnel 0 -2 -5 -10 -12

Gründung 0 -2 -7 -15 -25

Böschung 0 -5 -25 -50 -60

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Klassifizierung nach der Standfestigkeit

Streichen normal zur TunnelachseStreichen parallel zur Tunnelachse

FallwinkelFallen in

VortriebsrichtungFallen gegen

Vortriebsrichtung

: 45°-90°

: 20°-45° : 45°-90° : 20°-45° : 45°-90°

: 20°-45°

: 0°-20°

sehr günstig günstig

mäßig günstig ungünstig

sehr ungünsti

g

mäßig günstig ungünstig

li = l1+...+l6

81 –100 61 – 80 41 – 60 21 – 40 < 20

Klasse I II III IV V

Beschreibung

sehr guter Fels

guter Felsmäßig guter

Felsschlechter

Felssehr schlech-

ter Fels

Durchschnitt-liche Standzeit

10 Jahre bei 5 m

Spannweite

6 Monate bei 4 m

Spannweite

1 Woche bei 3 m

Spannweite

5 Stunden bei 1,5 m

Spannweite

10 Minuten bei 0,5 m

Spannweite

Kohäsion der Felsmassen

> 0,3 MN/m2 0,2-0,3 MN/m2

0,15-0,2 MN/m2

0,1-0,15 MN/m2 0,1 MN/m2

Reibungswin-kel

>45° 40 – 45° 35 – 40° 30 – 35° 30°

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Mechanisches Verhalten von Fels

Raumstellung von Trenn- flächen

Weitere Eigen- schaften von Fels

Klassifizierung von Fels

Baugrund- erkundung

Felsmecha- nische Versuche

Klassifizierung nach der Standfestigkeit

Ausbruchklassen nach DIN-STLB 007

Kalkulationsgrundlage speziell für den Untertagebau, da Berücksichtigung des Sicherungsaufwands

Ausbruchklasse 1: Ausbruch, der keine Sicherung des Gebirges erfordert.

Ausbruchklasse 2: Ausbruch, der eine Sicherung erfordert. Die Sicherung kann in Abstimmung mit dem Bauvorhaben so eingebaut werden, dass die Ausbrucharbeiten hierdurch nicht behindert werden.

Ausbruchklasse 3: Ausbruch, der dadurch behindert wird, daß eine Sicherung in geringem Abstand erforderlich ist, oder bei Einsatz von Vollschnittmaschinen Nachfall im Maschinenbereich eintritt, der von Hand entfernt werden muß.

Ausbruchklasse 4: Ausbruch, der eine Sicherung unmittelbar nach dem Freilegen des Gebirges und/oder beim Maschinenvortrieb besondere Maßnahmen zur Verspannung erfordert.

Ausbruchklasse 5: Ausbruch, der eine Sicherung unmittelbar nach dem Freilegen des Gebirges und besondere Arbeitsweisen erfordert (z.B. Einschränkungen und Sonderverfahren bei der Sprengarbeit, Begrenzung der Schräm- und Frästiefen bzw. Einstellung der Auffahrung mit Vollschnittmaschinen).

Inhalt

Allgemeines

Beschreibung von Fels

Mechanisches Verhalten von Fels

Raumstellung von Trenn- flächen

Weitere Eigen- schaften von Fels

Klassifizierung von Fels

Baugrund- erkundung

Felsmecha- nische Versuche

Klassifizierung nach der Standfestigkeit

Ausbruchklasse 6: Ausbruch, der eine Unterteilung des Ausbruchquerschnittes erfordert, die nicht durch betriebliche Gründe bedingt ist. Sicherungen und Arbeitsweisen in den Teilquerschnitten können unterschiedlich sein.

Ausbruchklasse 7: Ausbruch, der bei Voll- oder Teilausbruch eine unmittelbare Sicherung und zusätzliche eine Sicherung der Ortsbrust erfordert.

Ausbruchklasse 8: Ausbruch, der bei Voll- oder Teilausbruch eine voreilende Sicherung erfordert

Ausbruchklasse 9: Ausbruch, der bei Voll- oder Teilausbruch eine voreilende Sicherung und zusätzlich eine Sicherung der Ortsbrust erfordert.

Ausbruchklasse 10: Ausbruch, der die Anwendung von Sonderverfahren erfordert (z.B. Druckluftbetrieb, Gefrieren, Injektionen).Beachte:

Klassifizierung nach der Standfestigkeit grundsätzlich problematisch, da die örtlichen Gegebenheiten das Ergebnis stark beeinflussen

Standfestigkeit im hier definierten Sinn ist die Fähigkeit des Gebirges, für eine bestimmte Zeit nicht in einen Hohlraum einzubrechen, nicht die statische Standfestigkeit

Inhalt

Allgemeines

Beschreibung von Fels

Mechanisches Verhalten von Fels

Raumstellung von Trenn- flächen

Weitere Eigen- schaften von Fels

Klassifizierung von Fels

Baugrund- erkundung

Felsmecha- nische Versuche

Baugrunderkundung

Geologische Karten

Geologische Karte, Maßstab 1 : 25.000

Morphologie, geologische Entstehungsgeschichte, Schichtenfolge, Mächtigkeit, Bohrkarten, Hydrogeologie (Grundwassergleichen, Flurabstand)

Auf Grundlage dieser Ergebnisse werden die weiteren Erkundungen geplant

Oberflächenaufschlüsse

An vorhandenen natürlichen oder künstlichen Böschungen, Einschnitten, Steinbrüchen werden aufgenommen:

Gesteinsarten, Schichtgrenzen Verwitterungszustand Raumstellung der Trennflächen Lage und Länge der Ausbisse von Trennflächen Öffnungsweite von Trennflächen Füllungen, Bestege Lage, Abmessung und Beschaffenheit von Störungen Lage von Wasseraustritten