Modellversuche zur Durchströmung klüftiger Medien

Zusammenfassung

Modellversuche zur Durchströmung klüftiger Medien. Die vom Bergwasser an den Fels abgegebenen Beanspruchungen sind in vielen Fällen entscheidend für die Standsicherheit von Böschungen, Talsperrenwiderlagern und Stollen in Fels. Da das von den Klüften begrenzte Gestein in der Regel als praktisch wasserundurchlässig angesehen werden kann, wird die Wasserwegigkeit des Gebirges durch die Geometrie der Kluftscharen vorgegeben. Das Verhalten des Felsens gegenüber Durchströmung ist daher wie das gegenüber mechanischen Beanspruchungen stark anisotrop.

Der Aufsatz befaßt sich mit der rechnerischen Ermittlung des Kluftwasserschubes, der sich in zwei Komponenten, den „Auftrieb” und den „Strömungsdruck” aufteilen läßt.

Es wird gezeigt, daß sowohl die bei einer Durchströmung auftretenden Wassermengen als auch Richtung und Größe der Kräfte aus dem Bergwasser maßgebend durch die Verteilung und die Geometrie der Trennflächen bestimmt sind.

Eine Einführung in die bis heute entwickelten Berechnungsmethoden wird gegeben. Die Berechnungen werden am Beispiel eines ebenen Problems, der Anströmung eines Tunnels in zerklüftetem Fels für verschiedene Stellungen der Kluftscharen, erläutert. Die Richtigkeit der zur Berechnung getroffenen Annahmen wird mit Hilfe von Modellversuchen bewiesen.

Summary

Model tests on flow through fissured media. In many cases the stresses applied on rock by fissure water are critical for the stability of slopes, dam abutments and tunnels in rock. Since the rock bounded by the fissures can generally be considered as impermeable, the flow of water through the rock mass is controlled by the geometry of the fissures. Therefore the behavior of the rock with respect to the flow of water is very anisotropic. This report is concerned with the theoretical determination of the forces applied by fissure water. These forces can be separated into two components: uplift and flow pressure. It is shown that both the volume of water and the direction and size of the forces resulting from the flow of water are determined by the distribution and geometry of the fissures. An introduction to the existing methods of calculation is given. The methods of calculation are illustrated by a two dimensional problem. The problem is the flow of water into a tunnel in fissured rock with various attitudes for the fissures. The correctness of the assumptions for each of these methods is demonstrated by model tests.

Résumé

Essais sur modèle pour les écoulements en milieux fissurés. Les efforts mécaniques dus aux écoulements d’eau dans les roches ont dans de nombreux cas une action décisive sur la stabilité des massifs rocheux (talus, appuis de barrage, tunnels et puits . . .). En raison de la très faible perméabilité de la matrice rocheuse, les cheminements de l’eau d’infiltration s’effectuent par les surfaces de fissuration qui divisent le massif. Sur le plan hydraulique, le comportement de l’ensemble s’avère alors essentiellement anisotrope. La distribution du potentiel hydraulique ainsi que la répartition des poussées d’écoulement et des débits se trouvent étroitement liées à la distribution et à la géométrie des surfaces de séparation (failles, joints, fissures, fractures etc.).