Zusammenfassung

In Anlehnung an eine Einteilung der Gebirgskörper in Einkörper-, Mehrkörperund Vielkörpersysteme nach L. MUELLER werden die Voraussetzungen, von denen eine theoretische Gebirgskörpermechanik auszugehen hat, dargelegt. Um die Stellung der Mechanik des Gebirgskörpers zwischen der Mechanik kontinuierlicher und der Mechanik diskontinuierlicher Medien zu begruenden, werden die Grundlagen der Kontinuumsmechanik einerseits und der statistischen Diffussionstheorie andererseits kurz beschrieben. Am weitesten entwickelt ist die Elastizitatstheorie. Die wesentlichen Argumente gegen eine Übertragung der Elastizitatstheorie auf die Gebirgskörpermechanik sind:

  1. Das Vorhandensein von Diskontinuitaten der mechanischen Eigenschaften einerseits und inneren Spannungen(Restspannungen) andererseits.

  2. Die Zeitabhangigkeit des Deformationsverhaltens. Es wird gezeigt, daβ sich Probleme, die sich aus Punkt 1 ergeben, mit Hilfe der sogenannten inkompatiblen Elastizitatstheorie lösen lassen. In Punkt 2 wird an Hand von Meβergebnissen aus in-situ-Versuchen ein rheologisches Modell fuer das mechanische Verhalten von Gebirgskörpern abgeleitet. Mit Hilfe des sogenannten Korrespondenzprinzips lassen sich manche Grenzprobleme der Felsbaustatik auch fuer den nicbtelastischen Gebirgskörper lösen, wenn die Lösung fuer das elastische Medium bekannt ist.

Summary

The presumptions a theoretical rock mechanic bas to start from are represented with reference to a classification of rock masses in mono-, poly- and multiple - effect systems according to L. MUELLER. In order to fix the position of rock mechanics between the mechanics of continuous and that of discontinuous media, the principles of the continuous mechanics on one and the statistic theory of diffusion on the other hand are briefly described. The theory of elasticity is the best developed. The essential arguments against the application of the theory of elasticity to rock mechanics are the following:

  1. The presence of discontinuities of mechanic properties on one, and of internaltensions(residual tensions) Oil the other hand;

  2. The dependence on time of deformations. It is shown that problems resulting from I can be solved by applying the so-called incompatible theory of elasticity. In 2 a rheological model for the mechanic behaviour of rock masses is derived by means of measuring results obtained in in-situ experiments. With the help of the so-called principle of correspondence, many a static problem of rock engineering can be solved also for non-elastic rock masses, if the solution for the elastic medium is known.

Resume

Suivant une classification des massifs rocheux en mono-, poly- et multicomplexes selon L. MUELLER, sont exposees les conditions dont une mecanique theorique des massifs rocheux doit partir. Pour fixer la position de la mecanique des massifs rocheux entre la mecanique des milieux continus et celle des milieux discontinus, on donne une description sommaire des bases de la mecanique des milieux continus d'une part et de la theorie statistique de la diffusion d'autre part. La theorie la plus developpee est celle de l'elasticite. Les arguments essentiels contre une application de la theorie de l'elasticite à la mecanique des massifs rocheux sont les suivants:

  1. La presence de discontinuites des proprietes mecaniques d'une part et de tensionsinterieures(tensions residuelles) d'autre part.

  2. Le fait que les deformations dependent du temps. II est montre que les problèmes resultant du premier point se resolvent par moyen de la dite theorie incompatible de l'elasticite. Quant au deuxième point, on deduit, à l'aide des resultats de mesure d'essais in situ, un modèle rheologique du comportement mecanique des massifs rocheux. Le principe dit de correspondance permet de resoudre quelques problèmes de la statique egalement pour un milieu non-elastique à condition que la solution pour Ie milieu elastique soit connue.

1. Definition der Begriffe «Gebirgskörper» und «Gebirgskörpermechanik »

Beschaftigt man sich mit den Grundlagen der Mechanik eines Mediums, so wird man als erstes nach der Zustandsform des betrachteten Stoffes fragen. Im Falle des Gebirgskörpers fuehrt diese Frage bereits mitten in die Problematik der theoretischen, d. h. mathematischen Behandlung felsmechanischer Aufgaben; denn im Gegensatz zu vielen anderen ist das ein Gebirge aufbauende Gestein kein fugenloses. gleichmaβg zusammenhangendes Material, sondern ein aufgeklueftetes und durchbrochenes Medium, das nach L. MÜLLER(1963) als Mehrkörpersystem oder Vielkörpersystem bezeichnet werden kann. Dieser in der Natur vor kommende Fels mit allen seinen Trennflachen wird im Gegensatz zum Gesteinsstueck, das meist massige Ausbildung besitzt, als Gebirgskörper bezeichnet. Der reale Gebirgskörper als nur teilweise zusammenhangendes oder gar geschlichtetes System kann als Übergang zwischen einer kompakten zusammenhangenden Masse und einer Ansammlung loser, beweghcher Gesteinsteilchen aufgefaβt werden (BUCHHEIM, 1961). Grundlage der mathematischen Beschreibung des Deformationsverhaltens des einen ist die Kontinuumsmechanik und Rheologie; das mathematische Vorgehen fuer die Berechnung des Deformationsverhaltens des anderen hat sein Modell in der Thermodynamik (Stochastik). Die Grundprinzipien der Kontinuumsmechanik sind in einer Reihe von Buechern ausfuehrlich beschrieben (z. B. J. C. JAEGER, 1964). Von diesen beiden Wegen erscheint aus mannigfaehen Gruenden der erstere erfolgversprechender, nicht nur deshalb, weil der Bauingenieur mit der Elastizitatstheorie vertrauter ist als mit der Diffusionstheorie, sondern vor allern deshalb, weil in der ueberwiegenden Anzahl von Gebirgsarten, in denen der Ingenieur Bauwerke plant, das Zusammenhangen der Gesteinsmassen gegenueber der lockeren Aneinanderreihung ueberwiegt.

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