An vollstandig ausgebildeten Bruchflachen im post-failure- Bereich von Sedimentgesteinen können in Abhangigkeit von den Belastungsbedingungen Kohasionskrafte aktiviert werden, die ein Anwachsen der Festigkeit bewirken. Bei Überwindung dieser Festigkeitspeaks tritt ein Schlagartiger Spannungsabfall ein. Zur Interpretation der Untersuchungsergebnisse wird ein physikalisch begruendetes Haftreibungsmodell abgeleitet, mit dem die Kohasionskrafte unter Benutzung der Oberflachenenergie der Bruchflachen beruecksichtigt werden. Als praktische Anwendung wird ein Modell zur Tragfahigkeit von pfeilern vorgestellt, mit dem die Haftreibung an Kontaktflachen zwischen pfeiler und Nebengestein sowie an Bruchflachen im pfeiler beruecksichtigt werden kann.
Gesteinsmechanische Untersuchungen an Sedimentgesteinen haben zu dem Ergebnis gefuehrt, daβ an vollstandig ausgebildeten Bruchflachen im post-failure-Bereich unter relativ hohen statischen und dynamischen Belastungsbedingungen Kohasionskrafte aktiviert werden können, die ein Anwachsen der Festigkeit bewirken (Minkley&Groβ 1988). Ähnlich wie an metallischen Trennflachen (Bowden & Tabor 1959) kann es an den Kontaktflachen innerhalb der Gesteinsbruchflachen zum Wiederaufbau von Kohasionsbindungen kommen. Insbesondere dann, wenn an den Kontaktstellen plastische Verformungen eintreten. Elektronenmikroskopische Untersuchungen an Trennflachen in Quarziten lieβen nach Triaxialver- suchen bei einem Manteldruck von nur 50 MPa deutliche Anzeichen fuer plautisches Flieβen an den Spitzen der Unebenheiten erkennen (Moody & Hundley - Goff 1980). In Analogie zu den in der Tribologie bekannten Modellvorstellungen (Robinowicz 1965) wird eine Erklarung fuer den bei stationarem Kontakt an Gesteinstrennflachen möglichen Aufbau von Kohasionsbedingungen ueber die Oberflachenenergie versucht.
Die Untersuchungen erfolgten unter triaxialen Belastungsbedingungen mi σ1 ≥ σ2 = σ3 bei konstanter Verschiebungs- oder Belastungsgeschwindigkeit. Ein Beispiel der Untersuchungen an einem Sandsteinpruefkörper ist in Abbildung 1 dargestellt. Nach dem Bruch des Gesteins wurde im post-failure-Bereich bei einem Mehrstufenversuch der Manteldruck variiert und das Spannungs-Verformungsdiagramm aufgezeichnet. Dabei zeigt sich bei Erhöhung des Manteldruckes ein kontinuierlicher Übergang zum Gleitreibungswiderstand auf das erhöhte Reibungsniveau. Dagegen tritt bei nachfolgender Entlastung des gebrochenen Pruefkörpers und Fortsetzung des Versuches bei einem niedrigeren Manteldruck ein Festigkeitspeak mit einem Spannungsabfall auf das entsprechende Gleitreibungsniveau auf. Abbildung 2 zeigt die an Sandsteinpruefkörpern im post-failure-Bereich gemessenen Spannungsabfalle in Abhangigkeit von der vorausgegangenen höheren Belastung der Bruchflachen. Ein anderes mechanisches Verhalten wurde an Carnallititpruefkörpern im post-failure-Bereich beobachtet. Ausgepragte Festigkeitspeaks können an gebrochenen Carnallititpruefkörpern auftreten, ohne daβ eine höhere Belastung vorausgegangen sein muss. Abbildung 3 domonstriert dieses Verhalten an einem bereits gebrochenen Pruefkörper. Mit zunehmendem Manteldruck wachsen die Festigkeitspeaks an. Die bei den Versuchen im post-failure- Bereich an Carnallititpruefkörpern gemessenen axialen Spannungsabfalle sind in Abbildung 4 dargestellt
Als Ursache fuer die bei den Versuchen im post-failure-Bereich beobachteten Spannungsabfalle wird der Unterschied zwischen der Haft- und Gleitreibung an den ausgebildeten Scherbruchflachen angesehen. In Abhangigkeit von den gesteinsmechanischen Eigenschaften und den Belastungsbedingungen findet eine Aktivierung von Kohasionskraften an den Kontaktflachen statt. Aus der thermodynamischen Theorie der Adhasion folgt, daβ die Grenzflachen der Kontaktstellen eine gegenueber den Oberflachen reduzierte Oberflachenenergie besitzen, aus der eine Anziehungskraft, die Haftkraft FAD resultiert. Nimmt man an, daβ an den Kontaktspitzen plastisches Flieβen einsetzt, so kann σH als Flieβgrenze bzw. Eindringharte verstanden werden. Der Abstand a geht dann in den Gleichgewichtsabstand a ueber.
