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Die Felsmechanik hat die Aufgabe, das Verhalten des Gebirges infolge dieser Spannungsumlagerungen zu untersuchen.
Die Modellbildung beinhaltet die Idealisierung der komplexen Wirklichkeit in Bezug auf das Materialverhalten, das statische System und die Belastungsgrössen.
Die Bestimmung der Materialkennwerte ist einer der ersten Schritte der Modellbildung.
Die Dünnschliffanalyse ist ein wichtiges Instrument zur Beschreibung, Klassifizierung und dem Verständnis von Gesteinen.
Der Mineralbestand und das Gefüge können damit quantitativ und qualitativ beschrieben werden.
Mithilfe eines Trägermaterials lassen sich aber auch von ungebundenen Materialien wie Kies oder Sand Dünnschliffe herstellen und unter dem Mikroskop untersuchen.
Der VersuchsStollen Hagerbach stellt Dünnschliffe sowohl auf Wasserbasis als auch auf wasserfreier Basis professionell, kostengünstig und effizient her.
Mit Hilfe einer Serie von Sieben mit abnehmender Maschenweite wird das Probematerial nach Korngrösse sortiert.
Die Siebrückstände werden gewogen und grafisch als sogenannte Kornverteilungskurve dargestellt, wobei die Kurve den Durchgang in Massenprozenten in Funktion der Sieböffnung zeigt (Summenkurve).
Mit dieser Methode werden Proben in der Korngrösse zwischen Ø 125 und 0.063 mm analysiert.
Ab einer Korngrösse von < 0.125 mm kann zur Bestimmung der Korngrössenverteilung das Aräometerverfahren angewendet werden.
Das zu analysierende Material wird in einem hohen Messzylinder aufgeschlämmt und die Korngrössenverteilung mit Hilfe des Aräometers anhand der Sedimentation über die Zeit bestimmt.
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Beim einaxialen Druckversuch wird eine Zylinderprobe in Achsrichtung bis zum Bruch belastet. Der Probekörper wird bis zu einem Spannungsniveau von 25 – 75 % der erwarteten Bruchspannung axial belastet und wieder entlastet.
Axial- und Umfangdehungsaufnehmer zeichnen dabei die Veränderungen laufend auf. Aus den Be- und Entlastungsschleifen lassen sich verschiedene Parameter ermitteln. Dabei beschreibt das Elastizitätsmodul (Young’s modulus) die linear-elastische Beziehung zwischen dem angewandten Druck und der daraus entstehenden Deformation.
Die Querdehnzahl (Poisson’s ratio) resultiert aus dem Verhältnis zwischen der Längs- und Querverformung.
Der triaxiale Druckversuch dient der Ermittlung der Gesteinseigenschaften bei konstantem Seitendruck.
Der Prüfkörper wird bei einem definierten Seitendruck bis kurz vor dem Bruch axial belastet. Anschliessend wird der Seitendruck stufenweise erhöht und der Prüfkörper gleichzeitig weiter axial belastet. Bei der anschliessenden stufenweisen Entlastung werden die gleichen Seitendrücke angewandt und so die Restfestigkeit der Probe bestimmt.
Der triaxiale Druckversuch gibt des Weiteren Aufschluss über die Scherparameter (Kohäsion und Reibungswinkel). Der Vorteil dieser Verfahrensweise liegt darin, dass die Kornstruktur durch mehrmaliges Belasten kaum gestört wird und an
einem Prüfkörper mehrere triaxiale Druckversuche mit unterschiedlichen Belastungsstufen durchgeführt werden können.
Beim Spaltzugversuch wird der Prüfkörper auf zwei gegenüberliegenden Mantellinien (Linienlast) bis zum Bruch belastet.
Die Druckkraft löst im Innern des Prüfkörpers Zugspannungen in Querrichtung aus.
Als Spaltzugfestigkeit wird die theoretische Grösse der Querzugspannung bei Eintritt des Bruches angenommen.
Der Cerchar Abrasivitätsindex ist definiert als Verschleiss einer Metallspitze beim Ritzen des Gesteins.
Mit einer normierten Metallspitze wird mit einer Auflast von 7 kg die frisch gebrochene Fläche des Gesteins geritzt. Mit jeweils einer neuen Metallspitze wird dieser Vorgang auf 3 Bruchflächen in je 2
verschiedene Richtungen wiederholt.
Mit einem Monokular wird der Durchmesser der entstandenen Abplattung gemessen und als Cerchar Abrasivitätsindex ausgewiesen.