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Dissertations / Theses on the topic 'Gebirgsmechanik'
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1
Wang, Guijun. "Numerische Untersuchungen zum Bruch- und Verformungsverhalten von geklüfteten Gebirgsbereichen beim Tunnelbau." [S.l. : s.n.], 2001. https://fridolin.tu-freiberg.de/archiv/html/GeotechnikBergbauWangGuijun028814.html.
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2
Sommer, René. "Kritische Wertung der Methoden der Gebirgsklassifizierung im Tunnelbau." Essen VGE-Verl, 2009. http://d-nb.info/995272220/04.
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3
Schneider, Alexander H. "Sicherheit gegen Niederbruch im Untertagbau /." Zürich, 2002. http://e-collection.ethbib.ethz.ch/show?type=diss&nr=14556.
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4
Wang, Guijun. "Numerische Untersuchungen zum Bruch- und Verformungsverhalten von geklüfteten Gebirgsbereichen beim Tunnelbau." Doctoral thesis, Technische Universitaet Bergakademie Freiberg Universitaetsbibliothek "Georgius Agricola", 2009. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:swb:105-0288147.
Full textAbstract:
Die Distinkte-Element-Methode (Programm UDEC von Itasca) wurde angewendet, um das Bruch- und Verformungsverhalten von geklüfteten Gebirgsbereichen beim Tunnelbau und die Interaktionen zwischen Gebirge und Tunnelausbau systematisch zu untersuchen. Durch die numerischen Untersuchungen wurden die Einflussfaktoren auf das Bruch- und Verformungsverhalten und die Hauptversagensarten von geklüftetem Fels aufgezeigt. Ein neues „De- und Reaktivierungsverfahren“ wurde entwickelt und erfolgreich verwendet. Beruhend auf der Simulation der Anker- und Spritzbetonsicherungen und der einzelnen Bauzustände bei Teilausbrüchen wurde ein Konzept zur Beurteilung der Standsicherheit eines Hohlraums in geklüftetem Fels und zur Dimensionierung der Sicherungsmaßnahmen dargestellt.
5
Tonn, Frieder, Holger Zienert, and Jan-Peter Schleinig. "Auswertung und Interpretation gebirgsmechanischer Messungen im Kalibergwerk Werra." Technische Universitaet Bergakademie Freiberg Universitaetsbibliothek "Georgius Agricola", 2016. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:105-qucosa-205332.
Full textAbstract:
Exploitation of difficult potash deposits requires the adaption of mining procedures to the specific local situation. Based on geomechanical models describing the expected rock mechanic behavior the mining procedure is planned and realized. Both mining surveying results and validation of geomechanical models are essential for a safe mining process. The text gives an overview about the current state of mining survey techniques and the procedure to ensure a successful Sylvinite mining process. The interaction of geomechanical prognosis, adapted mining techniques and proactive mining survey support the safe exploitation of difficult potash depositsFür die Gewinnung von Kalisalzen in anspruchsvollen Lagerstättenbereichen müssen vorhandene Abbauverfahren an die lokalen Verhältnisse angepasst werden. Auf der Grundlage standortspezifisch entwickelter, geomechanischer Modellvorstellungen zur Vorhersage des Gebirgsverhaltens wird der Abbau geplant und durchgeführt. Vorbereitende und begleitende messtechnische Beobachtungen ermöglichen die Validierung und ggf. erforderliche Anpassung der Modelle und schaffen so die Voraussetzung für einen sicheren Abbau. Der Beitrag soll einen Überblick über den aktuellen Stand der im Werk Werra eingesetzten Messtechnik geben sowie das gesamte Vorgehen am Beispiel eines erfolgreich durchgeführten Sylvinitabbaus in drei Phasen vorstellen. Das dargestellte Zusammenwirken von geomechanischer Prognose, Abbauanpassung und messtechnischer Beobachtung erlaubt die Durchführung eines sicheren Abbaus bei der Gewinnung anspruchsvoller Lagerstättenbereiche
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Drobniewski, Michael. "Integration geodätischer und geotechnischer Beobachtungen und Strukturinformationen für eine 3D-Strainanalyse." Doctoral thesis, Technische Universitaet Bergakademie Freiberg Universitaetsbibliothek "Georgius Agricola", 2009. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:swb:105-6966750.
Full textAbstract:
Für die geodätische Überwachung dreidimensionaler Objekte fehlen in der Regel Informationen zur vollständigen Beschreibung der räumlichen Deformation. Um dieses Informationsdefizit zu beheben, können geotechnische Beobachtungen genutzt werden. In der Dissertation wird die Integration dieser Relativmessungen durch ein erweitertes Krigingverfahren gelöst. Dazu werden für den Signal- und Trendanteil der Beobachtungen die nötigen Kovarianz- und Trendmatrizen hergeleitet. Darüberhinaus wird durch die Darstellung der Beobachtungen als lineare Funktionale des Verschiebungsfeldes die Möglichkeit eröffnet, nicht nur das Verschiebungsfeld zu schätzen sondern auch beliebige lineare Funktionale des Verschiebungsfeldes. Das hergeleitete Verfahren wird an zwei praktischen Beispielen demonstriert.
7
Hausdorf, Axel. "Numerische Untersuchungen zur Stabilität von Kammerfirsten im Salzbergbau unter besonderer Beachtung einer Systemankerung mit elasto-plastisch-verfestigender Ankerkennlinie und unterschiedlichen Ankervorspannwerten." Doctoral thesis, Technische Universitaet Bergakademie Freiberg Universitaetsbibliothek "Georgius Agricola", 2009. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:swb:105-1463015.
Full textAbstract:
Beim Kammer-Pfeiler-Abbauverfahren auf flach einfallende Kaliflöze wird die Stabilität der Kammerfirsten von einer Reihe naturgegebener sowie technischer Faktoren beeinflusst, die im Rahmen dieser Arbeit vorgestellt werden. Ausgewählte Einflussfaktoren wie Lage und Eigenschaften von Löserflächen, die Firstankerung, Stoffgesetze für die Salzgesteine sowie die Firstwölbung werden darüber hinaus mit Hilfe numerischer Parametervariationsrechnungen unter Nutzung eines Finite-Differenzen-Programms und einer vergleichenden Ergebnisauswertung untersucht. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Firstankerung, wobei das tatsächliche elasto-plastisch-verfestigende Materialverhalten heutiger Ankerstähle numerisch umgesetzt wird, Ankervorspannkräfte sowie der Ankersetzzeitpunkt variiert werden und der Einfluss unterschiedlicher Teufen auf das Anker- und Firstverhalten herausgearbeitet wird. Durch die Untersuchungen werden die Modellvorstellungen über die Ankerwirkung bei dünnmächtig ausgebildetem unmittelbarem Kammerhangenden gefestigt, es werden Verformungsreserven bei dem verwendeten Ankerstahl „Bergbau – GEWI – Stahl ST 450 / 700“ aufgedeckt und insgesamt zeigen die numerischen Untersuchungsergebnisse, dass die bisher in der Praxis angewandte Verfahrensweise zur Erzielung stabiler Firstverhältnisse in der Gewinnungsphase als geeignet anzusehen ist.
8
Dang, Wengang. "Shear behavior of plane joints under CNL and DNL conditions: Lab testing and numerical simulation." Doctoral thesis, Technische Universitaet Bergakademie Freiberg Universitaetsbibliothek "Georgius Agricola", 2017. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:105-qucosa-227649.
Full textAbstract:
The aim of this research work is to deepen the understanding of joint shear behavior under different boundary conditions. For this purpose, joint closure tests under quasi-static and dynamic conditions, direct shear and cyclic shear tests under CNL and DNL boundary conditions of plane joints are performed using GS-1000 big shear box device. The dissertation also presents the procedure to simulate the shear box device and simulating the behavior of plane joints at the micro-scale using FLAC3D. Special attention has been given to understand the influencing factors of the normal stress level, direct shear rate, horizontal cyclic shear frequency, normal impact frequency, horizontal cyclic shear displacement amplitude and vertical impact force amplitude.
Lab test and numerical simulation results show that the quasi-static joint stiffness increases with increasing normal force. Dynamic joint stiffness decreases with increasing superimposed normal force amplitudes. Normal impact frequencies have little influence on the joint stiffness. Rotations and stress changes at the plane joint during shearing are proven. Rotations and development of stress gradients can be decreased significantly by increasing the size of the bottom specimen and applying a shear velocity at the upper shear box and normal loading piston. Furthermore, peak shear force increases with increasing normal force. Friction angle of cyclic shear tests is smaller than that of direct shear tests. Moreover, significant time shifts between normal and shear force (shear force delay), normal force and friction coefficient (friction coefficient delay) during direct shear tests under DNL boundary conditions are observed and the reference quantity ‘shear-velocity-normal-impact-frequency’ (SV-NIF) to describe the behavior under DNL boundary conditions is defined. Peak shear force and minimum friction coefficient increase with increasing SV-NIF. Relative time shift between normal force and shear force decreases with increase of SV-NIF. The mechanical behavior of the GS-1000 big shear box device is simulated and the loss of normal force caused by the tilting of the loading plate is quantified.
Finally, the novel direct and cyclic shear strength criterions under DNL conditions are put forward. The shear strength criterions are in close agreement with the measured values, which indicates that the novel shear strength criterions are able to predict the shear strength under DNL conditions.
9
Kamlot, Wolf-Peter. "Gebirgsmechanische Bewertung der geologischen Barrierefunktion des Hauptanhydrits in einem Salzbergwerk." Doctoral thesis, Freiberg Inst. für Geotechnik, 2009. http://d-nb.info/100371627X/34.
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10
Nguyen, Van Manh. "Static and dynamic behaviour of joints in schistose rock." Doctoral thesis, Technische Universitaet Bergakademie Freiberg Universitaetsbibliothek "Georgius Agricola", 2013. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:105-qucosa-126295.
Full textAbstract:
The shear behaviour of rough rock joints was investigated by both laboratory testing and numerical simulation. The most powerful servo-controlled direct shear box apparatus in the world with normal forces up to 1000 kN, shear loading up to 800 kN and frequencies up to 40 Hz under full load was used to investigate the shear strength of schistose rock blocks with dimensions of up to 350 x 200 x 160 mm in length, width and height, respectively.
The experiments were performed to study the behaviour of rough rock joints under constant normal load, constant normal stiffness and dynamic boundary conditions. The joint surface of rock specimen was scanned 3-dimensional at the initial stage before shearing by new 3D optical-scanning equipment. The 3D-scanner data were used to estimate the joint roughness coefficient (JRC) and to reconstruct rough surface of rock discontinuities in numerical models. Three dimensional numerical models were developed using FLAC3D to study the macro and micromechanical shear behaviour of the joints. Numerical simulation results were compared to experimental results. Three dimensional characteristic of the joint surface including micro-slope angle, aperture, contact area and normal stress distribution were determined and analyzed.
11
Li, Xiang. "Lifetime prediction for rocks." Doctoral thesis, Technische Universitaet Bergakademie Freiberg Universitaetsbibliothek "Georgius Agricola", 2013. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:105-qucosa-126371.
Full textAbstract:
A lifetime prediction scheme is proposed based on the assumption that the lifetime (time to failure) of rocks under load is governed by the growth of microstructual defects (microcracks). The numerical approach is based on linear elastic fracture mechanics. The numerical calculation scheme is implemented as a cellular automat, where each cell contains a microcrack with length and orientation following certain distributions. The propagation of the microcrack is controlled by the Charles equation, based on subcritical crack growth. The zone inside the numerical model fails if the microcrack has reached the zone dimension or the stress intensity factor of the crack reached the fracture toughness. Macroscopic fractures are formed by these coalesced propagating microcracks, and finally lead to failure of the model. In the numerical approaches, elasto-plastic stress redistributions take place during the forming of the macroscopic fractures. Distinct microcrack propagation types have been programmed and applied to the proposed numerical models. These numerical models are studied under different loading conditions. Numerical results with excellent agreement with the analytical solutions are obtained with respective to predicted lifetime, important parameters for the microcracks, fracture pattern and damage evolution. Potential applications of the proposed numerical model schemes are investigated in some preliminary studies and simulation results are discussed. Finally, conclusions are drawn and possible improvements to the numerical approaches and extensions of the research work are given本文认为微结构缺陷（微裂纹）的扩展决定了受力岩石的寿命（破坏时间）。基于此假设，提出了岩石寿命预测方法。利用线弹性断裂力学理论，通过FLAC进行了数值模拟。数值模型中每个单元定义一条初始裂纹，其长度与方向服从特定分布。基于亚临界裂纹扩展理论，由Charles方程决定微裂纹的扩展（速度）。如微裂纹发展至单元边界，或应力强度系数到达断裂韧度，则单元破坏。宏观裂纹由微裂纹所联合形成，并最终贯穿模型导致破坏。在形成宏观裂纹的过程中，发生弹塑性应力重分布。在数值模型中，编制了不同类型的微裂纹扩展方式，并在不同的受力条件下加以分析。数值模型的岩石寿命，裂纹形状，破坏方式以及一些重要的参数的数值模拟结果与解析解有较好的一致性。对本文所提出的数值模型的初步实际应用进行了分析，并讨论了计算结果。最后讨论了本文所提出的岩石寿命预测方法的可能改良与发展，并对进一步的研究工作给出建议。
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Günther, Ralf-Michael. "Erweiterter Dehnungs-Verfestigungs-Ansatz." Doctoral thesis, Technische Universitaet Bergakademie Freiberg Universitaetsbibliothek "Georgius Agricola", 2010. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:105-qucosa-27196.
Full textAbstract:
Gegenstand der Dissertation ist die Entwicklung eines Stoffmodells für duktile Salzgesteine, mit dem alle drei Kriechphasen, abhängig von einem inneren Zustandsparameter, beschrieben werden können. Die Modellierung der Schädigungs- bzw. Dilatanzentwicklung und deren Rückkopplung auf das Kriechverhalten ist das Kernstück der Stoffmodellentwicklung. Es wird eine Beziehung abgeleitet, die die Dilatanzentwicklung abhängig vom Manteldruck und der spezifischen Formänderungsarbeit beschreibt. Durch diese Formulierung und deren Verknüpfung mit dem o. g. Zustandsparameter lassen sich tertiäres Kriechen, Kriechbruch, Nachbruchverhalten und Restfestigkeit geschwindigkeitsabhängig beschreiben. Es erfolgte eine Validierung des Modells anhand von Laboruntersuchungen. Weiter wurden Parametersätze für zwei unterschiedliche Steinsalztypen abgeleitet. Anhand von drei realen Problemstellungen konnte gezeigt werden, dass das gemessene In-situ-Verhalten mit dem Modell berechnet werden kann und Prognoseberechnungen zu plausiblen Ergebnissen führen.
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Günther, Ralf-Michael. "Erweiterter Dehnungs-Verfestigungs-Ansatz: Phänomenologisches Stoffmodell für duktile Salzgesteine zur Beschreibung primären, sekundären und tertiären Kriechens." Doctoral thesis, TU Bergakademie Freiberg, 2009. https://tubaf.qucosa.de/id/qucosa%3A22710.
Full textAbstract:
Gegenstand der Dissertation ist die Entwicklung eines Stoffmodells für duktile Salzgesteine, mit dem alle drei Kriechphasen, abhängig von einem inneren Zustandsparameter, beschrieben werden können. Die Modellierung der Schädigungs- bzw. Dilatanzentwicklung und deren Rückkopplung auf das Kriechverhalten ist das Kernstück der Stoffmodellentwicklung. Es wird eine Beziehung abgeleitet, die die Dilatanzentwicklung abhängig vom Manteldruck und der spezifischen Formänderungsarbeit beschreibt. Durch diese Formulierung und deren Verknüpfung mit dem o. g. Zustandsparameter lassen sich tertiäres Kriechen, Kriechbruch, Nachbruchverhalten und Restfestigkeit geschwindigkeitsabhängig beschreiben. Es erfolgte eine Validierung des Modells anhand von Laboruntersuchungen. Weiter wurden Parametersätze für zwei unterschiedliche Steinsalztypen abgeleitet. Anhand von drei realen Problemstellungen konnte gezeigt werden, dass das gemessene In-situ-Verhalten mit dem Modell berechnet werden kann und Prognoseberechnungen zu plausiblen Ergebnissen führen.
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Wang, Guijun. "Numerische Untersuchungen zum Bruch- und Verformungsverhalten von geklüfteten Gebirgsbereichen beim Tunnelbau." Doctoral thesis, 2001. https://tubaf.qucosa.de/id/qucosa%3A22374.
Full textAbstract:
Die Distinkte-Element-Methode (Programm UDEC von Itasca) wurde angewendet, um das Bruch- und Verformungsverhalten von geklüfteten Gebirgsbereichen beim Tunnelbau und die Interaktionen zwischen Gebirge und Tunnelausbau systematisch zu untersuchen. Durch die numerischen Untersuchungen wurden die Einflussfaktoren auf das Bruch- und Verformungsverhalten und die Hauptversagensarten von geklüftetem Fels aufgezeigt. Ein neues „De- und Reaktivierungsverfahren“ wurde entwickelt und erfolgreich verwendet. Beruhend auf der Simulation der Anker- und Spritzbetonsicherungen und der einzelnen Bauzustände bei Teilausbrüchen wurde ein Konzept zur Beurteilung der Standsicherheit eines Hohlraums in geklüftetem Fels und zur Dimensionierung der Sicherungsmaßnahmen dargestellt.
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Drobniewski, Michael. "Integration geodätischer und geotechnischer Beobachtungen und Strukturinformationen für eine 3D-Strainanalyse." Doctoral thesis, 2004. https://tubaf.qucosa.de/id/qucosa%3A22512.
Full textAbstract:
Für die geodätische Überwachung dreidimensionaler Objekte fehlen in der Regel Informationen zur vollständigen Beschreibung der räumlichen Deformation. Um dieses Informationsdefizit zu beheben, können geotechnische Beobachtungen genutzt werden. In der Dissertation wird die Integration dieser Relativmessungen durch ein erweitertes Krigingverfahren gelöst. Dazu werden für den Signal- und Trendanteil der Beobachtungen die nötigen Kovarianz- und Trendmatrizen hergeleitet. Darüberhinaus wird durch die Darstellung der Beobachtungen als lineare Funktionale des Verschiebungsfeldes die Möglichkeit eröffnet, nicht nur das Verschiebungsfeld zu schätzen sondern auch beliebige lineare Funktionale des Verschiebungsfeldes. Das hergeleitete Verfahren wird an zwei praktischen Beispielen demonstriert.
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Hausdorf, Axel. "Numerische Untersuchungen zur Stabilität von Kammerfirsten im Salzbergbau unter besonderer Beachtung einer Systemankerung mit elasto-plastisch-verfestigender Ankerkennlinie und unterschiedlichen Ankervorspannwerten." Doctoral thesis, 2005. https://tubaf.qucosa.de/id/qucosa%3A22529.
Full textAbstract:
Beim Kammer-Pfeiler-Abbauverfahren auf flach einfallende Kaliflöze wird die Stabilität der Kammerfirsten von einer Reihe naturgegebener sowie technischer Faktoren beeinflusst, die im Rahmen dieser Arbeit vorgestellt werden. Ausgewählte Einflussfaktoren wie Lage und Eigenschaften von Löserflächen, die Firstankerung, Stoffgesetze für die Salzgesteine sowie die Firstwölbung werden darüber hinaus mit Hilfe numerischer Parametervariationsrechnungen unter Nutzung eines Finite-Differenzen-Programms und einer vergleichenden Ergebnisauswertung untersucht. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Firstankerung, wobei das tatsächliche elasto-plastisch-verfestigende Materialverhalten heutiger Ankerstähle numerisch umgesetzt wird, Ankervorspannkräfte sowie der Ankersetzzeitpunkt variiert werden und der Einfluss unterschiedlicher Teufen auf das Anker- und Firstverhalten herausgearbeitet wird. Durch die Untersuchungen werden die Modellvorstellungen über die Ankerwirkung bei dünnmächtig ausgebildetem unmittelbarem Kammerhangenden gefestigt, es werden Verformungsreserven bei dem verwendeten Ankerstahl „Bergbau – GEWI – Stahl ST 450 / 700“ aufgedeckt und insgesamt zeigen die numerischen Untersuchungsergebnisse, dass die bisher in der Praxis angewandte Verfahrensweise zur Erzielung stabiler Firstverhältnisse in der Gewinnungsphase als geeignet anzusehen ist.
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Kamlot, Wolf-Peter. "Gebirgsmechanische Bewertung der geologischen Barrierefunktion des Hauptanhydrits in einem Salzbergwerk." Doctoral thesis, 2008. https://tubaf.qucosa.de/id/qucosa%3A22651.
Full textAbstract:
Im Rahmen von Sicherheitsanalysen kommen Szenarien zur Anwendung, die eine Verletzung der geologischen Barriereintegrität in einem Endlager beschreiben. Während bei der normalen Entwicklung eines Endlagers im Steinsalz von dem langzeitig sicheren Einschluss der radioaktiven Abfälle ausgegangen wird, beschreiben die Szenarien die sogenannte "gestörte" Entwicklung. Das Anhydritszenario hebt auf den Lösungszufluss entlang der Anhydritklüfte und die sich ergebenden Konsequenzen für den Isolationsbereich ab. Obwohl untertägige Untersuchungen gezeigt haben, dass die meisten geologischen Klüfte geschlossen bzw. mit Mineralisationen gefüllt waren, muss in der Störfallanalyse das Anhydritszenario betrachtet werden. Es ist deshalb unverzichtbar, im Rahmen der Integritätsbewertung der geologischen Barriere das gebirgsmechanisch-hydraulische Verhalten des Hauptanhydrits zu bewerten. Die Bedingungen für das Eintreten des Anhydritszenarios müssen untersucht und dafür standortunabhängige Methoden und Kriterien entwickelt werden.
In der Arbeit werden die lithologisch-tektonischen Bedingungen untertägiger Hauptanhydritaufschlüsse in unterschiedlichen Salzbergwerken in Thüringen und Sachsen-Anhalt beschrieben und untereinander verglichen. In zwei Gruben in unterschiedlicher Teufe wurden die Spannungsänderungen und Konvergenzen bei der Auffahrung von 2 Messkammern im Hauptanhydrit ermittelt. Vergleichbare Untersuchungen fanden am Grauen Salzton statt, der über Strecken aufgeschlossen war. Unter Verwendung von Bohrkernen fanden umfangreiche Laborversuche zur Festigkeit, Deformierbarkeit und hydraulischen Dichtheit des Anhydrits und Salztons statt. Nach einer umfassenden Analyse der historischen Ereignisse am Staßfurter Sattel vor etwa 100 Jahren wurden die Voraussetzungen für einen Lösungszufluss bewertet und das Szenario nachgerechnet. Es stellte sich heraus, dass die minimale Druckeinspannung eine fundamentale Bedeutung für die hydraulische Integrität besitzt. Für die In-situ-Spannungsmessungen im Anhydrit und benachbarten Steinsalz wurde eine neue Hydrofrac-Messsonde mit seismoakustischer Rissortung gebaut sowie für die Bohrlochschlitzmessungen im Steinsalz eine neuartige Auswertebeziehung unter Berücksichtigung der Tangentialspannungsrelaxation am Bohrlochrand entwickelt. Weiterhin wurde eine einfach anwendbare Methode zur Bestimmung der Permeabilität aus instationären Druckstoßtests eingeführt. In Labortests an Gesteinswürfeln unter drei unterschiedlichen Hauptnormalspannungen konnten Kenntnisse zur Rissbildung und den hydraulischen Eigenschaften gewonnen und Kriterien für die Bewertung der Barrierenintegrität abgeleitet werden. Im Bergwerk Bernburg erfolgten auf dieser Basis In-situ-Tests zur Ermittlung der Rissausbreitung und dem damit verbundenen Fluidfluss unter konstanten Gebirgsspannungen sowie in Abhängigkeit von der Entfernung des Messortes zu einer Abbaufront. Für die abschließenden Schlussfolgerungen und die Festlegung übertragbarer Kriterien wurden ausgewählte Untersuchungen im Labor und in situ unter Verwendung des Fließgesetzes nach Darcy sowie des kubischen Fließgesetzes hydraulisch-mechanisch gekoppelt modelliert.
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Dang, Wengang. "Shear behavior of plane joints under CNL and DNL conditions: Lab testing and numerical simulation." Doctoral thesis, 2016. https://tubaf.qucosa.de/id/qucosa%3A23133.
Full textAbstract:
The aim of this research work is to deepen the understanding of joint shear behavior under different boundary conditions. For this purpose, joint closure tests under quasi-static and dynamic conditions, direct shear and cyclic shear tests under CNL and DNL boundary conditions of plane joints are performed using GS-1000 big shear box device. The dissertation also presents the procedure to simulate the shear box device and simulating the behavior of plane joints at the micro-scale using FLAC3D. Special attention has been given to understand the influencing factors of the normal stress level, direct shear rate, horizontal cyclic shear frequency, normal impact frequency, horizontal cyclic shear displacement amplitude and vertical impact force amplitude.
Lab test and numerical simulation results show that the quasi-static joint stiffness increases with increasing normal force. Dynamic joint stiffness decreases with increasing superimposed normal force amplitudes. Normal impact frequencies have little influence on the joint stiffness. Rotations and stress changes at the plane joint during shearing are proven. Rotations and development of stress gradients can be decreased significantly by increasing the size of the bottom specimen and applying a shear velocity at the upper shear box and normal loading piston. Furthermore, peak shear force increases with increasing normal force. Friction angle of cyclic shear tests is smaller than that of direct shear tests. Moreover, significant time shifts between normal and shear force (shear force delay), normal force and friction coefficient (friction coefficient delay) during direct shear tests under DNL boundary conditions are observed and the reference quantity ‘shear-velocity-normal-impact-frequency’ (SV-NIF) to describe the behavior under DNL boundary conditions is defined. Peak shear force and minimum friction coefficient increase with increasing SV-NIF. Relative time shift between normal force and shear force decreases with increase of SV-NIF. The mechanical behavior of the GS-1000 big shear box device is simulated and the loss of normal force caused by the tilting of the loading plate is quantified.
Finally, the novel direct and cyclic shear strength criterions under DNL conditions are put forward. The shear strength criterions are in close agreement with the measured values, which indicates that the novel shear strength criterions are able to predict the shear strength under DNL conditions.
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Strohmeyer, Daniel. "Gefügeabhängigkeit technischer Gesteinseigenschaften." Doctoral thesis, 2003. http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B321-6.
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20
Klinkenberg, Martina. "Einfluss des Mikrogefüges auf ausgewählte petrophysikalische Eigenschaften von Tongesteinen und Bentoniten." Doctoral thesis, 2008. http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B270-9.
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