Original paper

Mechanische Kennwerte von Werra-Steinsalz (Na1gamma aus Merkers): Vergleich der Ergebnisse von Laborversuchen, in situ-Messungen und Modellierungen

[Mechanical parameters for Werra rock salt (Na1gamma from Merkers): Comparison of the results from laboratory experiments, in situ measurements, and modelling.]

Klügel, Thomas; Simon, Dietrich; Harwardt, Hans

Kurzfassung

Die Interpretation mechanischer Gesteinsparameter aus Laborversuchen ist oft schwierig, weil der Größen- und Zeitmaßstab zwischen den Experimenten und natürlichen Prozessen um mehrere Größenordnungen differiert. Vor diesem Hintergrund wurden die elastischen und anelastischen Eigenschaften des Werra-Steinsalzes Na1gamma aus Merkers in verschiedenen Maßstäben untersucht und miteinander verglichen. Die elastischen Parameter aus Laborversuchen sind identisch mit denen aus verschiedenartigen in situ-Messungen. Das ist eine Folge der großen Homogenität und des Fehlens von Trennflächen im Steinsalz. Jedoch liefern Kriechparameter aus Laborversuchen, die in ein FE-Modell eines typischen Grubenhohlraums implementiert wurden, in diesem Beispiel mit sehr langsam kriechenden Steinsalz 12-mal höhere Konvergenzraten als gegenwärtig gemessen werden. In den relativ kurzen Kriechversuchen wird stationäres Kriechen nicht erreicht und dessen Anteil bei der Auswertung überschätzt. Es ist daher notwendig, den Koeffizienten des sekundären Kriechens an die Ergebnisse hochauflösender Strainmessungen in seit langem stilliegenden Grubenbereichen anzupassen, damit zuverlässige Vorhersagen der Hohlraumkonvergenzen erfolgen können.

Abstract

The interpretation of mechanical rock parameters obtained from laboratory experiments is often difficult, because the scale between the experiments and natural processes differs by several orders of magnitude in size and time. Considering this problem, the elastic and inelastic properties of Werra rock salt Na1gamma from Merkers has been investigated at different scales and compared to each other. The elastic parameters resulting from laboratory experiments are the same as those from different in situ measurements. This is a consequence of the great homogeneity and of the lack of anisotropy planes in rock salt. However, creep parameters obtained from laboratory experiments, which were implemented in a FE-model of a typical mine cavity, yield in the case of slowly creeping rock salt convergence rates which are 12-times higher than actually measured. In the relative short creep experiments stationary creep is not reached and its proportion will be overestimated during the analysis. It is thus necessary to adjust the coefficient of secondary creep according to the results of high resolution strain measurements in a mine sector which was shut down many years ago in order to make reliable predictions of cavity convergence.

Keywords

saltmechanical propertiesfield studieslaboratory studiesdensityuniaxial teststriaxial testselasticitybulk moduluscreep