Rheologie als Lehre der Deformierbarkeit der Stoffe findet in der Gebirgsmechanik und insbesondere in der Salzmechanik seit den 50er Jahren Anwendung. Mittels idealer rheologischer Grundkörper lässt sich das Verhalten von Salzgestein darstellen, was sich beispielsweise durch Relaxation äussert. Zu unterscheiden ist das Verhalten im elastischen, plastischen-, zeitabhängigen- und Bruch-Bereich.
Untersuchungen rheologischer Parameter werden im Labor und in-situ durchgeführt, wobei auffällig ist, dass sehr unterschiedliche Ansätze und Messmethoden angewendet werden. Eine Vergleichbarkeit der Ergebnisse ist kaum gegeben. Viele rheologische Modelle werden lediglich modifiziert, anstatt sich auf eine Vereinheitlichung der Methodik zu konzentrieren.
Bei der Betrachtung des Zeit-Deformationsverhaltens unter Belastung, dem sog. Kriechen, lassen sich vier Phasen unterscheiden:
primäres Kriechen,
sekundäres Kriechen,
tertiäres Kriechen,
Bruch.
Durch eine festkörperphysikalischen Betrachtungsweise lässt sich das besondere Deformationsverhalten von Haliten erläutern. Einflussparameter des Kriechens sind u.a. Temperatur, Belastung und petrographischer Aufbau.
Aus unterschiedlichen Ansätzen heraus lassen sich rheologische Stoffgesetze für Salzgesteine ableiten. Diese Ansätze sind:
mathematisch-empirisch,
modellrheologisch,
strukturell.
Für den Hohlraumbau ergibt sich durch die rheologische Betrachtungsweise, die über die Elastizitätstheorie hinausgeht, eine bessere Erfassung realer Spannung-Deformations-Verhältnisse. Konvergenzvorausberechnungen und numerische Bestimmung von Spannungen und Verformungen sind Errungenschaften in der Salzmechanik, die durch Anwendung der Rheologie in Verbindung mit der Finiten-Elemente-Methode erst möglich wurden.
In den bisher deutschsprachigen Veröffentlichungen zeigt sich ein durchgehend unterschiedlicher Ansatz der Wissenschaftler bei der Grundlagenermittlung Rheologie in die Gebirgsmechanik einzubeziehen. Hier zeigt sich eine „junge“ Wissenschaft. Eine Standardisierung, wie sie in älteren Wissenschaftsgebieten selbstverständlich sind, werden vermisst.
Trotz der Schwäche, die sich in dieser Auswertung der vorliegenden deutschsprachigen Literatur zeigt, ist das vorliegende Ergebnis dennoch eine Arbeit, die es ermöglicht ein gutes Verständnis für ein Teilaspekt der Gebirgsmechanik, insbesondere für Salzgesteine mit dem rheologischen Ansatz, zu entwickeln.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Grundlage der Rheologie
- Ideale rheologische Körper
- Rheologisches Verhaltens
- Stoffverhalten
- Elastisches Verhaltens
- Plastisches und zeitabhängiges Verhalten
- Bruchverhalten
- Rheologische Untersuchungsmethoden
- Kriechen
- Kriechmechanismen
- Primäres Kriechen
- Sekundäres Kriechens
- Tertiäres Kriechens
- Deformationseinflüsse
- Einflussparameter des Kriechens
- Temperatur
- Belastung
- Stoffgesetze für Steinsalze
- Petrographischer Aufbau
- Mathematisch-empirische Stoffgesetze
- Modellrheologische Stoffgesetzes
- Strukturelle Stoffgesetze
- Aspekte für den Hohlraumbau
- Fazit
- Zusammenfassung
- Bild- und Tabellenverzeichnis
- Literaturverzeichnis
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Das Ziel dieser Arbeit ist es, eine umfassende Einführung in die Modelle des rheologischen Verhaltens von Steinsalzen zu geben und verschiedene Ansätze dieser jungen Wissenschaft vorzustellen, wie sie im deutschsprachigen Raum publiziert werden. Die Arbeit dient als gebirgsmechanische Grundlage und soll das Verständnis des rheologischen Verhaltens von Steinsalzen fördern.
- Einführung in die Grundlagen der Rheologie und ihre Anwendung in der Gebirgsmechanik
- Darstellung verschiedener rheologischer Modelle und Ansätze
- Analyse der Einflussparameter auf das Kriechverhalten von Steinsalzen
- Präsentation von Stoffgesetzen für Steinsalze
- Diskussion von Aspekten für den Hohlraumbau
Zusammenfassung der Kapitel
- Einleitung: Dieses Kapitel liefert eine allgemeine Einführung in die Rheologie und ihre Bedeutung für die Gebirgsmechanik. Es wird außerdem die Zielsetzung und der Aufbau der Arbeit erläutert.
- Grundlage der Rheologie: Dieses Kapitel behandelt die grundlegenden Prinzipien der Rheologie. Es werden verschiedene rheologische Körper und ihr Verhalten unter Belastung beschrieben, sowie die wichtigsten rheologischen Untersuchungsmethoden vorgestellt.
- Kriechen: Dieses Kapitel fokussiert auf das Kriechverhalten von Steinsalzen. Verschiedene Kriechmechanismen werden erläutert und die Einflussparameter des Kriechens werden detailliert dargestellt.
- Stoffgesetze für Steinsalze: Dieses Kapitel befasst sich mit der Entwicklung von Stoffgesetzen für Steinsalze. Es werden verschiedene Ansätze vorgestellt, darunter mathematisch-empirische Stoffgesetze und strukturelle Stoffgesetze.
- Aspekte für den Hohlraumbau: Dieses Kapitel diskutiert die Bedeutung der Rheologie für den Hohlraumbau. Es werden wichtige Aspekte wie das Kriechverhalten von Salzgesteinen bei der Planung und Ausführung von untertägigen Hohlräumen behandelt.
Schlüsselwörter
Die zentralen Schlüsselwörter der Arbeit sind Rheologie, Gebirgsmechanik, Steinsalze, Kriechverhalten, Stoffgesetze, Hohlraumbau, Spannungs-Verformungs-Verhalten, Deformationseinflüsse, Einflussparameter, Temperatur, Belastung, Petrographie, mathematisch-empirische Stoffgesetze, strukturelle Stoffgesetze.
- Arbeit zitieren
- Dipl.-Ing. Dieter Wessels (Autor:in), 1988, Gebirgsmechanische Grundlagen zum rheologischen Verhalten von Salzgesteinen, München, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/432234
