The present paper deals with a strength theory for the triaxial state of stress of rocks in the form O1 > 02 = 03, which is based on the combined action of geostatic pressure and internal pressure of the underground construction. An engineering approach for dimensioning storage reservoirs has been developed on the case of triaxial strength of rocks.
Im vorliegenden Bericht, wird die Festigkeitstheorie im Bezug auf den dreiaxialen Spannungszustand der Gesteine vom Typ O1 > 02 = 03 betrachtet, auf der Grundlage der Wechselwirkung des geostatischen Drucks und der inneren Spannung der unterirdischen Konstruktionen. Es ist entwickelt ein 1ngenieurverfahren zum Dimensionierung der Speicherungen auf Grund ihrer dreiaxialen Festigkeit der Gesteine.
Le rapport presente une theorie de resistance concernant l''etat de contrainte triaxiale des roches en forme O1 > 02 = 03'' qui se base sur l''action combinee de la pression geostatique et la pression interieure dans la construction souterraine. Une methode technique à dimensionnement des reservoirs souterrains a ete developpee en se basant sur la resistance triaxiale des roches. Die unterirdische Speicherung von FlliBigkeiten und Gasen (Erdöl,Erdgas, Salszlosungen u.a.) finden immer breitere Anwendung. Die tech- nischen Möglichkeiten und die ökonomische Zweckmaßigkeit vom Aufbau unterirdischen Druckspeicherungen hangen im höchsten Grade von der begruendeten Ingenieuranlegung der Anlagen auf Grund der richtigen geomechanischen Beurteilung der natur-technischen Bedingungen ab. Die Erhöhung der Standfestigkeit und Wirtschaftlichkeit der unterirdischen Druckanlagen laßt sich nach verschiedenen Arten erreichen. Besonders effektiv sind aber die Lösungen, bei denen am vollsten die reale Standfestigkeit des Gesteines erfaßt und die Ausnutzung des eigenen Widerstandes und der Tragfahigkeit des Gesteines gesichert wird, Es ist bekannt, daß bei dem Aufbau unterirdischer Kammerspeicherungen fuer Erdöl und Erdgas die Zwischenkammerpfeiler einem allseitigen unregelmaßigen Druck ausgesetzt sind. Ihre Standfestigkeit wird aber oft auf Grund der Voraussetzung bestimmt, daß im bedingten durchschnittlichen Querschnitt die Beanspruchung des Gesteines auf einem monoaxialen Druck ausgesetzt ist. Deswegen wird als Festigkeitskriterium der experiment ell gefundene Wert der Gesteinfestigkeit des monoaxialen Drucks RHausgenutzt und die Standfestigkeit des Pfeilers als Quotient zwischen der durchschnittlichen Druckspannung und der Festigkeit RH (equation in full paper) Die bekannten analytischen Berechnungsmethoden (von M. Stamatin, H. de La Coopililere, W.S. Romanow, WNIIG u.a.) sind ausfuehrlich und tiefschuerfend von Z. Kleczek (Górnictwo, Rock 2,Zeszyt 3,Krakow, 1978) analysiert. Der in den pfeilerzwischenkammern ausgebildete Druckspannungszustand wird nach der Methode von W.S. Romanow (Abb.1) ausgewertet: - die vertikale Dmnckspannung wjrd narh der Gleichung 6. = tH 5 - IsH (5 -Sf) d''H(Sf bestimmt, und der horizontaleDruck hangt von dem hydrostatischen Druck des Fluidums in der Kammer abo (2) von Darin bedeutet: S -die Gesteinsflache, die durch einen Pfeiler gestuetzt wird Sf- die Flache desfgestlitzten Pfeilers H- Abstand von der Erdoberflache
-Mitteldichte des Deckgebirges Hohe der Kammer und des Pfeilers Dichte der gespeicherten Fllissigkeit h Zur Dimensionierung benutzt man das Festigkeitskriterium von Coulon- Moor: 6= 1jr6.3+R (4) wobei l/f= IfsinPist 1 H'' I-Sin! Aus der Gleichung (2) und der Abb.1 folgt, daß die Größe des vertikalen Drucks 61 vondem Anordnungsnetz der Kammerspeicherungen und dem Verhtiltnis zwischen den Abmessungen der Kammer und Pfeiler abhangt. Das Festigkeitskriterium (4) erfaßt die zusammengefaßte Widerstandsfahigkeit des Gesteines durch die monoaxiale DruckfestigkeitRH und den Winkel der inneren Reibune p. Die Abhluellungskurve der Moorschen Hauptkreise ist eine Gerade, was eine standige Erhör- ung der Widerstandsfahigkeit des Gesteines mit Vergrößerung der Absolutwerte der Hauptspannungen und 63 und des Venhatnisses ~, 1 Voraussetzt. Die Ergebnisse aus der Untersuchung der:Festigketi verschie- Nach den von den Autoren durchgedener Gesteinsarten beim Raumdruck- fuehrten analytischen Untersuchungem S d A t 6 > 6: ~ wird die Gesteinsfestigkeit in einem spannung von der Art = Uz, ungleichen dreheaxialen Druckspanstimmen in meisten Fallen (fuerHoch- nungszustand (6'' > 0: = 6 = px) druecke) nicht mit den Kriterien (4) durch die kritischeGrößder zusatzlichen. Dies konrrte mit uen Umst an- stitzlichen liberdem hydrostatischen den erklart werden, dnB ein ''reil Druck vertikalen Spannung fJ~ nach der Storungen bei den groBen Tiefen folgender Gleichung bestimnrt: danHochdrlicken entsprechen, unter dem Einfluß der hohen Werte der gespeicherten elastischen poten- ''l''abelle1 tiellen Energie in den Gesteinen "geklebt" und der Einfluß der so genannten Innenreibung vermindert wird. oder 6 - 26: = A = canst 1 3 (6), wobei A die Raumfestigkeit der Ges steine bei einem Verhaltnis zwischen den Extremwerten der Hauptspannungen in den Grenzen 63 (60.) 0< m 6, < 0.5 darstellt. Die auf der Tabelle 1, Spalten 4 und 5 zusammengefassten Ergebnisse von den Untersuchungen verschiedener Autoren zeigen eine zulassige Befriedigung des Kriteriums (6). DieGesteinszerstörung bei einem ungleichen dreheaxialen Druckspannungszustand ist nur dann in Kraft, wenn der vertikale Drank 6, mehr als zweimal den Seitendruck OJ = Px(6j ~ 26"3 + A) Ubertrifft. Die konstante Festigkeitscharakteristik A des entsprechenden Gesteines Drueckt die Formanderungsenergiequantitjt aus, erzeugt von
