Rock Mechanics Felsmechanik Mecanique des roches. Supplementa – serie

Bei der Durchfiihrung der Bauarbeiten fiir den Ausbruch des Hauptstrangs 2 der Zuleitungen Ost des Pumpspeicherwerks Hongrin-Uman ,3 ergaben sich in ihrem AusmaJ3 nicht vorhergesehene Schwierigkeiten. Dieser Stollen miindet prak- tisch am Ende des Staues (hochster Stauspiegel 1255,00 m) auf Kote 1250,00 m, im Tal des Hongrinbaches Paquier-Clavel in das Speicherbecken. Es handelt sich urn 2 einen Freispiegelstollen iiblicher Form, Querschnitt 5 bis 8 m , Langsgefalle 3 %0. Aus der Gesamtanordnung des Stollensystems ergab sich die Notwendigkeit, den Hauptstrang durch das Massif des Mont d'Or zu fiihren (Abb. 1 und 2). Der ,N BASSIN O*"CCUMUlAlION HONGRIN /~ Fain. ,00 0 500 1000" ~ .,f "'j';';;!;iil!~!I~I!;lilt~~:/:~ ?::::::::: :*"'~~~A" Abb. 1. Chaine du Mont-d'Or - Lageplan der Zuleitungen Ost (nach J. Nor be r t, Geologe, Lausanne) Dichter Fels: 1 Tonschiefer mit Kalksandstein; 2 Anhydrit und Gips. Durchlassiger Fels: 3 zermalmte Rauhwacke; 4 stark zerkliifteter Dolomit und Dolomitenkalk; 5 zerkliifteter Kalkstein Chaine du Mont d'Or - Plan of galleries, East adduction Non water-bearing rock: 1 Clayey schist with sandy-limestone; 2 Anhydrite and gypsum.Water-bearing rock: 3 "Cornieules" (crushed yellow honeycomb dolomite); 4 Dolomitic limestone and badly fractured dolomite; 5 Fissured limestone Chaine du Mont d'Or - Situation des adductions Est Roches etanches: 1 Schiste argileux it niveaux greso-calcaires (flysch); 2 Anhydrite et gypse.

An important objective of the civil and mining engineer concerned with structures in rock such as tunnels, open pits, dam foundations and so forth is the creation of a safe and efficient design. This necessitates an estimate of the immediate and long-term performance of the surface or subsurface opening or foundation, whichever the case may be. This in turn requires a quantitative estimate of those physical and mechanical properties of the rock mass which govern its strength, permeability and deformation charac- teristics. To a lesser or greater extent, depending upon the type of engineer- ing structure considered, these properties are a function of the 1) attitude, 2) geometry and 3) spatial distribution of the joints and other discontinuities in the mass. All three factors can be determined, since the joints are detect- able features whose characteristics can be quantitatively measured and described. Joints are universally present in rock masses and have strength, per- meability and deformational characteristics appreciably different from those of the intact rock. Depending upon the origin of the joints sets, their characteristics can vary greatly.Not only can the average spacing between joints vary within wide limits, but the nature and degree of joint infilling material, physical characteristics of their planes and their degree of develop- ment can be vastly different. Because of variations in these properties one joint set can have very different effects than another on, for example, shear characteristics. Hence, each joint set should be examined individually for its properties.

Die folgenden Ausfiihrungen behandeln die Absehatzung der Seitendruek- ziffer A fiir den Orange-Fish-Tunnel in Siidafrika. 3 Der Tunnel solI eine Wassermenge von 50 m /see vom Verwoerd-Stausee des Orange-River in das Gebiet des grofSen Fish-River bringen, urn dieses zu bewassern. Die Gesamtlange des Tunnels betragt etwa 85 km, der Ausbruehsdureh- messer 6 m. Der Orange-Fish-Tunnel dureh6rtert eine im geologischen Sinne ruhige Landschaft. Er liegt im Karroo-Becken, welches von Sedimenten, vorwiegend Sandsteinen, Sehluffsteinen und Steinmergeln gefii11t ist. Die Ablagerungen sind dureh einen haufigen Weehsel dieser Gesteins- arten sowohl in horizontaler wie in vertikaler Erstreckung gekennzeiehnet und werden von Dolerit-Intrusionen durehadert. Der Tunnel wird von mehreren Orten zugleieh vorgetrieben. Yom Ein- lafSbauwerk aus, von sieben Zugangssehaehten und vom AuslafSbauwerk aus. Es war vorgesehen, den Tunnel mit einem rasehen Vortrieb aufzufahren. Ober weite Strecken (etwa 85 %) des Tunnels war eine geringfiigige, provi- sorische Sicherung durch Anker sowie eine endgiiltige Betonauskleidung von etwa 23 em Dicke vorgesehen (diese fiir die ganze Tunnellange).Beim Tunnelvortrieb sind jedoeh unerwartete Sehwierigkeiten aufgetre- ten, und auch in der betonierten endgiiltigen Auskleidung stellten sich Risse ein, die nicht erwartet worden waren. 2. Abschatzung der Seitendruckziffer aus der Geologischen Vorgeschichte Yom Kenntnisstand des Untertagebaues zum Zeitpunkt der Projektierung des Orange-Fish-Tunnel ausgehend ist zu sagen, dafS in etwa mit A-Werten im Bereich von 0,25 bis 1,2 zu rechnen war.

2 groiSraumig vorzutreiben, die Arbeitsraume also moglichst frei von Einbauten zu halten, urn Ausbruch und Sicherung mit GroiSgeraten rasch ausfiihren zu konnen, oder den Lose- und Sicherungsvorgang in einem Arbeitsgang und maschinell durchzufuhren. Die Hast der Zeit druckt eben auch auf das Baugeschehen; wir wissen jedoch, gerade durch unsere Felsmechanik-For- schung, daiS sich der Berg davon nicht beeindrucken laiSt und keineswegs willens ist, sich dem gewunschten Endtermin unterzuordnen. In den AbschluiSworten stellte Prof. Muller fest, daiS auf diesem Kolloquium ernst gearbeitet und ein der Sache dienender, erfreulich offener Gedankenaustausch betrieben wurde, wie er bereits Tradition dieser Ver- anstaltung geworden sei. DaiS die Diskussionen nicht ein schon Tage vor- her vorbereitetes Frage- und Antwort-Spiel, sondern trotz der groiSen Anzahl von Teilnehmern ein echtes Gesprach gewesen seien, entspreche der mit Absicht von Anbeginn gewahlten Bezeichnung ,Kolloquium" im wahren Sinne des Wortes. Wenn dieses Gesprach auch bisweilen eine hohere Tem- peratur angenommen hat, so sei diese nur zum Vorteil der Sache, welche die Sache des Fortschrittes sei.

2 Ingenieurgeologie, der Werkstoffwissenschaften, der Messtechnik u. a. , um Berichte aus der vielschichtigen und komplexen Welt der Gesteine zu horen und zu diskutieren. Die Salzburger Kolloquien sind aus dem wissenschaftlichen Kongress- leben nicht mehr fortzudenken; dies belegt schon die von 14 auf 800 an- gestiegene Zahl ihrer Besucher. Wie bekannt, ist aus diesem Kreis die "Internationale Gesellschaft fur Felsmechanik" hervorgegangen, nachdem Felsbaukatastrophen die ursprung- lich an diesem Thema wenig interessierte internationale Fachwelt von der Notwendigkeit der Etablierung einer Geomechanik im Kreis der Wissen- schaften uberzeugt haben. Seit 1964 haben die meisten Lander eine wach- sende Zahl von Instituten und Lehrstuhlen eingerichtet, in welchen diese junge, der friedlichen Nutzung der Naturwissenschaften dienende Disziplin gepflegt und weiterentwickelt wird. F. Pacher Rock Mechanics, Suppl.6, 3-15 (1978) Rock Mechanics Felsmechanik Mecanique des Roches (c) by Springer-Verlag 1978 Entwicklungstendenzen in der Geomechanik Ein Geomechanik-Konzept im Sinne von Hans Cloos Von Leopold Muller-Salzburg Mit 3 Abbildungen Zusammenfassung - Summary - Resurne Entwicklungstendenzen in der Geomechanik. Die auf die Aufgaben der Bau- technik angewendete Felsmechanik, also die Felsbaumechanik, hat einen Entwick- lungsstand erreicht, auf welchem die mechanischen Ansatze und deren rechnerische Verarbeitung eigentlich keine grundsatzlichen Probleme aufwerfen, um so mehr aber die Bereitstellung der Eingangswerte, mitunter auch die Aufstellung naturentspre- chender Gedankenmodelle Schwierigkeiten bereiten. Die mechanische Interpretation 1" 4 L.

ben muiS, daiS Ingenieurgeologie, Felsmechanik, Fels- und speziell das Teil- gebiet Tunnelbau in gefiihrlicher Weise auseinanderklaffen und sich sogar auseinanderentwickeln. Dabei bezog er sich auf konkrete FaIle - auf MiiSerfolge, die dadurch entstanden waren, daiS ingenieurgeologische Daten falsch oder gar nicht interpretiert worden waren, oder weil neueste Ergeb- nisse der Felsmechanik auiSer acht gelassen worden waren. Hier Abhilfe zu versuchen, ist der Grund der Veranstaltungen der Osterreichischen Gesellschaft flir Geomechanik. Zum XXVI. Kolloquium vereinigten sich nun Fachleute, urn liber das AusmaiS und die Verwertung von Erkundungen im Geliinde und vor Ort, liber die Ausflihrung und Wirkung von Verankerungen - jeweils unter Berlicksichtigung der Wechselwirkung zwischen AusbaumaiSnahmen und Gebirge -, urn Probleme der moglichen Prognose, der unmittelbaren An- passung des Bauvorganges an die Gebirgsverhiiltnisse sowie Fragen der Kostenschiitzung im Tunnel- und Bergbau zu diskutieren. Die Zeit flir die Diskussionen, die sich an die einzelnen Vortragsgrup- pen anschlossen, war knapp; die Diskussionen mlissen daher weitergeflihrt werden.Deshalb darf auch in diesem Rahmen darauf hinge wiesen werden, daiS beim XXVII. Kolloquium im Herbst 1978 vor all em Fortschritte in der theoretischen Behandlung und praktischen Anwendung der Neuen Oster- reichischen Tunnelbauweise, baugeologische Auswertungen von Erkun- dungsstollen und Stabilitiitsprobleme hoher Felsboschungen behandelt wer- den sollen. Das XXVI. Kolloquium ist ein Steinchen in der Entwicklung der Fels- mechanik. Die Bewegung dieses Steinchens ist bereits eine Folge jenes zu- niichst unscheinbaren Steinchens, das seinerzeit die idealistischen Kriifte Prof.

The idea of the present symposium was conceived a few years ago by the Working Group 3 (WG3) of the Interunion Commission of Geodynamics (ICG). Now that its Program has been completed, it was decided to present the results of that part of the activities of the WG3 indicated in the symposium title. The writer was asked by the WG3 to coordinate the contributions. The European Geophysical Society (EGS) kindly offered to host the symposium during its meeting in Vienna in September, 1979, and Springer-Verlag in Vienna agreed to publish a "Proceedings" volume of the Symposium. These efforts are gratefully acknowledged. The whole subject matter of the symposium was divided into 6 "themes". The first concerns in situ stress determinations, the second deals with stresses as inferred from fault-plane solutions of earthquakes, the third geomorphic and geological effects of stresses, the fourth petrofabrics and stresses, the fifth recent displacements and the sixth geomechanical models. Upon the recommendation of the WG3, contributors were invited to present papers falling under the themes mentioned. The symposium, how­ ever, was also open to unsolicited contributors in the general call for papers for the EGS-meeting. It is hoped that the papers will present a fairly complete picture of the results obtained in the study of tectonic stresses in the Alpine-Mediterranean region during the ten years of the duration of the International Geodynamics Program.

First of all I want to make clear that what I am going toset forth does ab- solutely not pretend tobe a strictly technical treatment of the topic. It is neither an accurate analysis of the relationships of neotectonics with technical geology, nor with rock or soil mechanics. I simply intend to introduce a problern whose importance, even in the applied field, cannot be neglected for two main reasons. First, when adequately known, it allows the interpretation and explanation of processes less than clear; second, it may help to prevent some types of damages and land misuse. Introduction Since a few years the press of popular science, even when not specialized, has published several eye-catching pictures of roads whose course has been brusquely interrupted, of displaced tree rows, of truncated water courses, of collapsed coast stretches, and so on, cspecially on the occasion of major seismic events (California, Alaska, Japan, Crnagora, Friuli, ...). The latter are among the most visible signs of the occurrence, or of the con- sequencc, of active movcments at the earth's surface. Such movements are related to faults which either are still nowadays or actually are originating today.

Im Verbreitungsgebiet des Buntsandsteins sind derzeit in Hessen einige Ver- kehrstunnelbauten in Bau oder Planung, namlich der Strassentunnel der B 37 bei Hirschhorn am Neckar, der Strassentunnel fur die Umgehung des Ortsteils Oberrieden der B 27 bei Eschwege (Werra-Meissner-Kreis) und vor allem die ge- plante Neubaustrecke der Deutschen Bundesbahn von Hannover nach Wurzburg, mit allein in Hessen 29 Tunnelbauwerken mit einer Gesamtlange von rd. 61 Tunnelkilometern (Weber, Engels und Maak, 1979, Bild 1). Das Buntsandsteingebirge Ost- und Nordhessens gehort aufgrund seiner un- terschiedlichen Schichtausbildung, der tektonischen Beanspruchung und der gebietsweise auftretenden Erscheinungsformen des tiefen Salinarkarstes bezug- lich Tunnelbau zu den schwierigen Gebirgsformationen. Die modeme Buntsandsteingliederung ermoglicht es zwar heute, die Lage- rungsverhaltnisse und die tektonischen Strukturen des Gebirges weitaus besser zu erfassen als bisher, doch wird bei tektonisch starker beanspruchtem Gebirge wegen der Engraumigkeit der Strukturen die Vorhersage tektonischer Storungs- zonen auch mit Hilfe einer geologischen Spezialkartierung sehr schwierig.Auch enggesetzte Bohrungen und eine detaillierte stratigraphische Bearbeitung der Bohrkerne reichen oft nicht aus, da die Bohrergebnisse nur selten eine Aussage uber Richtung und RaumsteIlung der Grossklufte und Storungszonen erlauben. Bei tektonischen Horizontalverschiebungen ohne nennenswerten Vertikalver- satz versagen die konventionellen Methoden fast ganz. In solchen Fallen ist eine luftbildgeologische Spezialuntersuchung derzeit die einzige Moglichkeit, den tektonischen Bau des Gebirges einigermassen zu erfassen.