ZUSAMMENFASSUNG:

Wechsellasten, wie sie unter Seilbahnstuetzen und Staumauern auftreten, verursachen irreversible Verformungen. Gegenwartig wird die Sicherheit des Felsens nach dem zeitlichen Verlauf irreversibler Deformationen beurteilt, weil Kriterien fuer eine quantitative Vorausschatzung des Verlaufes fehlen. Die Studie versucht, eine solche Vorraussage aufgrund des Vergleiches von Messungen und Groβversuchen in situ zu ermöglichen. Deutlich lassen sich drei Bereiche unterscheiden, welche a) zunehmende Kompaktierung, b) stetige Stabilisierung und c) zunehmende Materialschadigung, an deren Ende der Bruch steht, zugeordnet werden können. Aufgrund der in situ Groβversuche an der Kurobe IV Staumauer (Japan) werden konkrete Beispiele durchgerechnet.

SYNOPSIS:

Cyclic loads (e.g. under ropeway head masts, concrete dams) create irreversible deformations. The safety of the rock foundation is presently assessed on the basis of the course of irreversible deformations, because criteria for the quantitative prediction of the course are lacking. The present study tries to give such a prediction, based on the comparison between measurements and large-scale in situ tests. A diagram which has been developed allows a clear distinction to be made of three areas, coordinated a) to increasing compaction, b) to steady stabilization, c) to increasing damaging of material resulting in rupture. On the basis of the large-scale tests at Kurobe IV Dam (Japan) actual examples are calculated.

RESUME:

Des charges alternees (p.e. sous pylônes telepheriques, barrages en beton) provoquent des deformations irreversibles. Le seuilde rupture des roches de fondation est evalue en fonction de deformations irreversibles, puisqu'on n'a pas de critères pour la prediction du comportement ulterieur. L'etude presente essaye de rendre possible une telle prediction au moyen d'une comparaison entre des mesures et des essais à grande echelle "in situ". Un diagramme est developpe pour differenicer trois aspects qui peuvent être coordonnes: a) à compaction augmentante, b) à charge stabilisee, et c) à lesion augmentante du materiau qui est sui vie de rupture. Des examples concrèts sont calcules sur la base des essais à grande echelle au Kurobe IV (Japon).

1. ZUR EINFOHRUNG

Bruch- und Deformationskriterien fuer klueftige Medien sind bisher nur anhand zwei- und dreiachsiger Versuche an Modellkorpern und nur in Bezug auf statische Belastungswirkungen untersucht worden. Die nachfolgend gegebene Auswertung der Messungen an den in den Sechziger Jahren durchgefuehrten in situ-GroBversuchen im Granit der Japanischen Talsperre Kurobe 4 gab Gelegenheit, das Verhalten natuerlicher Versuchskörper unter Wechselbelastung zu untersuchen. Der Unterschied zwischen dem Verhalten unter Wechsellast und dem unter statischer Last duerfte fuer viele Felsbauten, z.B. fuer Staumauern und Seilbahnstuetzen, von Bedeutung sein. Bei Staumauern ereignet sich periodisch wechselnde Be- und Entlastung infolge Fuellung und Leerung des Staubeckens sowie infolge von Temperaturunterschieden wahrend ihrer gesamten Funktionsdauer. Dabei wird gegenwartig die Sicherheit des Gruendungsfelsens aufgrund der zeitlichen Entwicklung ruecklaufiger und unruecklaufiger Verschiebungen im Felsuntergrund eingeschatzt. Es fehlen aber Kriterien, welche es erlauben wuerden, aufgrund von Messungen in den ersten Betriebsjahren den Verlauf solcher Formanderungen in der Zukunft einzuschatzen. Die Untersuchung des Materialverhaltens bei den Felspruefungen unter zwei- und dreiachsigem Druck in situ unter sehr vielen Belastungszyklen gibt die Möglichkeit, einen besseren Einblick in die Brucherscheinungen zu gewinnen, aufgrund deren versucht werden kann, entsprechend Kriterien und einen Weg zur Vorausbestimmung der Tragfahigkeit einer Felsmasse nach wiederholten Belastungen zu finden.

2. KURZE BESCHREIBUNG DER IN SITU-GROSSVERSUCHE BEIM BAU DER STAUMAUER KUROBE 4

Nachdem der Aushub fuer die Staumauer bereits begonnen worden war, bot die damals neue Wissenschaft der Felsbaumechanik die Möglichkeit, die Tragfahigkeit der Felswider lager aufgrund tatsachlich erhobener Parameter der gekluefteten Felsmasse rechnerisch zu erfassen. Man entschied sich dafuer, von dieser Möglichkeit, welche erstmals quantitative Aussagen ueber die Sicherheit der Felswiderlager versprach, in vollem Umfange Gebrauch zu machen. Ein weiterer Grund fuer die Durchfuehrung von Groβversuchen ergab sich aus der Tatsache, daβ die geomechanischen Eigenschaften des Gebirges aufgrund eingehender geologischer, insbesondere gefuegemechanischer Untersuchungen offensichtlich weniger guenstig waren als urspruenglich angenommen. Deshalb wurde yon Mueller und Pacher eine geomechanische Widerlagerberechnung unter Beruecksichtigung der Diskontinuitaten und der Anistropie der Felsmasse durchgefuehrt. Diese Berechnung konnte sich auf die Ergebnisse der Groβversuche in situ stuetzen, welche - nach einem ersten Einzelversuch an der Talsperre Vajont in etwas kleinerem Maβstab - in Kurobe in vorbildlich groβ- zuegiger Weise ausgefuehrt worden sind. Die Felspruefungen in Kurobe enthielten Scherversuche unter aufbetonierten Betonblöcken, Scherversuche in der Felsmasse selbst und im Störungsmaterial, dreiachsige Druckversuche an Störungsmaterial sowie einachsige und dreiachsige Druckversuche in klueftigem Felsmaterial (John, 1961; Nose, 1964). An der Talsperre selbst wurden im Gruendungsfels sehr eingehende Meβbeobachtungen angestellt (Kansai Electric Power Co. Inc., 1967. Yoshida, 1982). Die Ergebnisse aller dieser Vorkehrungen waren: - - eine grundlegende Abanderung des Bogenmauer-Entwurfes mit dem Ziele, eine Belastung der Widerlager durch Bogenschubkrafte in dem schwachen Fels des oberen Drittels der Einbindung völlig zu vermeiden; - die unterirdische Ausraumung eines betrachtlichen Volumens yon schwachem Fels und dessen Ersatz durch Beton; - ueberdies eine umfangreiche Verduebelung etlicher Groβkluft- und Störungszonen, ausgefuehrt in Form von gitterförmig einander kreuzenden und mit Stahlbeton verfuellten Stollen und Schachten.

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