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Über die Unterschiede statisch, dynamisch und seismisch ermittelter Elastizitäts-Moduln von Gesteinen und Gebirgen

Link, H.

Kurzfassung

Die Bestimmung elastischer Kennwerte in situ ist mit seismischen Methoden rasch und billig durchführbar. Zur Beurteilung der gewonnenen Werte ist jedoch eine genaue Kenntnis der Abweichung von den statisch bestimmten Werten Voraussetzung. Bei einer Gegenüberstellung statisch und dynamisch ermittelter Elastizitäts-Moduln läßt sich die Gesetzmäßigkeit der dabei festgestellten Unterschiede prüfen. Dabei wurde u. a. festgestellt: Aus der statischen Bestimmung elastischer Kennwerte ergibt sich eine Abhängigkeit vom Druck; ferner reagiert der E-Modul sehr empfindlich auf feinste Unterschiede im Gesteinsuntergrund, z. B. seiner petrographischen Zusammensetzung, Struktur, des Feuchtigkeitsgehaltes und des Erhaltungszustandes; Die Querdehnungszahl ist - vor allem bei mäßigem Druck - besonders druckabhängig, was erst in jüngerer Zeit voll erkannt worden ist. Dynamisch bestimmte Werte von E-Moduln liegen um etwa 10-100% höher als statisch ermittelte E-Werte. Zum Vergleich muß die gleiche Probe bei gleichem Druck verwendet werden. Die Querdehnungszahl mdyn liegt wesentlich tiefer als die statische. Ihre Bestimmung ist nur mittelbar aus dem E-Modul und dem Schub-Modul möglich und sehr - (m + 1)fach - empfindlich gegen Schwankungen dieser Größen. Die wesentliche Erklärung für das höhere Edyn liegt im Zeiteinfluß, da die dynamische Beanspruchung momentan erfolgt. Aus seismischen Messungen in situ wird eine Anzahl von E-Werten alpiner Staumauer-Fundamente mitgeteilt und solchen von statisch aus Druckkammer-Versuchen abgeleiteten Werten gegenübergestellt. Die seismischen Werte liegen drei- bis zwölffach höher als die statischen. Weitere Beispiele der Anwendung seismischer Messungen sind: die Bestimmung der Auflockerungszone in Stollen sowie die Überprüfung der Verbesserung eines Staumauer-Fundamentes durch Zement-Einpressungen mittels Messungen aus Bohrlöchern und kurzen Laufwegen. Prüfraum-Bestimmungen zeigen, daß wasserdurchtränkte Proben unter allseitigem Druck einen höheren E-Modul aufweisen als trockene. In der Umgebung von Probestollen ist das Gebirge weitgehend entwässert. Über den Anteil bleibender Verformungen, den Verformungs-Modul, vermag Eseism nichts auszusagen. Wegen der äußerst kurzzeitigen Einwirkung des Impulses ist Eseism als reiner Elastizitäts-Modul anzusehen. Wenn ein Gestein einen niedrigen Eseism aufweist, ist das kein sicheres Indiz für die Neigung zu plastischer Verformung, wozu ein Beispiel angeführt wird.