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Im Battelle-Institut wurden in einigen Meßreihen an stark geklüfteten Grauwacken und Tonschiefern des Rheinichen Schiefergbirges Zug- und Druckfestigkeiten bestimmt, um anisotrope Eigenschaften des Gesteinsverbandes zu ermitteln.
Zur Bestimmung der Zugfestigkeit in situ wurde ein Gerät entwickelt, bei dem ein kreisförmiger Schlitz ins Anstehende gebohrt und der so entstandene Gesteinskern hydraulisch herausgezogen wurde.
Zur Bestimmung der Druckfestigkeit wurde ein Gerät zur axialen Bela tung von Ge teinskernen bis zu 20 000 kp/cm2 bei quasi-verhinderter Seitenausdehnung entwickelt. Es wurden Messungen an Gesteinen durchgeführt, bei denen die Belastungsachse senkrecht auf einer der drei Diskontinuitätsflächen stand.
Das Battelle-Institut hatte die Aufgabe, die anisotropen Festigkeitseigenschaften stark geklüfteter Grauwacken und Tonschiefer eines Schichtverbandes aus dem Devon des Rheinischen Schiefergebirges zu bestimmen. Die Gesteine wurden von Schicht-, Querkluft- und Schieferungsflächen unterschiedlicher Durchtrennungsgrade in verschiedenen Abständen durchzogen:
Senkrecht zu einer Gesteinsoberfläche wurde mit einem Diamanthohlbohrer ein ringförmiger Schlitz von ca. 8 cm Tiefe gebohrt. Der stehengebliebene Gesteinskern hatte einen Durchmesser von ca. 3,6 cm. Auf ihn wurde eine Metallhulse geschoben und mit einem Zweikomponentenspezialkleber für Schleifkörper über etwa 2/3 der Länge des Gesteinskerns mit diesem verklebt. Der Gesteinskern wurde dann mit einer hydraulischen Zugvorrichtung (Bild 1) aus dem Gesteinsverband herausgerissen. Dabei ist darauf zu achen, daß die Beanspruc hung in der Zylinderachse des Gesteinskerns erfolgt, da sonst zusätzliche Momente auftreten, die die Meßergebnisse verfälschen. Dabei spielt die Geschwindigkeit mit der die Last aufgebracht wird, eine Rolle; bei unseren Versuchen betrug die Belastungsgeschwindigkeit etwa 10 kp/cm2. s. Es bestand keine Möglichkeit, die Abhängigkeit der Zugfestigkeit von der Belastungsgeschwindigkeit systematisch zu untersuchen; Angaben in der Literatur [1] zufolge steigt die Zugfestigkeit mit der Belastungsgeschwindigkeit. Insgesamt wurden 75 Zugfestigkeitsmessungen ausgeführt; die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt.
Die Zugfestigkeitswerte der beiden Grauwackenarten streuen sehr stark, da verschiedene Abreißvorgänge auftreten (Bild 3). Die Zugfestigkeit ist sehr niedrig, wenn der Gesteinskern an einer der Trennflächen abreißt und verhältnismäßig hoch, wenn das Gesteinsmaterial selbst zerrissen werden muß. Tritt das Abreißen teils an Trennflächen, teils im Material auf, so können beliebige Zwischenwerte auftreten.
By a number of measurements performed in the Battelle Institute on heavy fissured Greywackes and Argilites of the Rhenish Schist-Mountains their tensile and compressive strength were determined to find out the anisotropic properties of the rock structure.
To determine the tensile strength "in situ" a device was developed, by means of which a circular trench was bored into the primary rock and the obtained core hydraulically extracted.
To determine the compressive strength a device was developed for the rock cores to be loaded up to 20,000 kp/cm2 at a nearly prevented side extension. Measurements on rocks were performed with the loading axis standing perpendicularly to one of the three discontinuity surfaces.
Par une suite de mesures effectuées à l’Institut Battelle sur de grès schisteux et argilites fortement fissurés de la montagne schisteuse rhénane, on a déterminé leur résistance à la tension et de compressivité pour trouver les propriétés anisotropiques de la structure rocheuse.
Afin de déterminer la résistance à la tension „in situ" un dispositif a été développé avec lequel une tranchée a été pratiquée dans la pierre vive et le noyau obtenu fût extrait hydrauliquement.
Pour déterminer la compressivité un dispositif fût développé pour charger le noyau de la roche jusqu’à 20.000 kp/cm2 en rendant presqu’impossible toute extention latérale. Les mesures sur les roches sont été effectuées avec l’axe de charge en position perpendiculaire par rapport à une des trois surfaces de discontinuité.
