Experimentelle Studie über die fortschreitende Strukturänderung von anisotropen Sandsteinen : [kumulative Dissertation]

Abstract

Die Deformation von Gebirgen ist ein bekanntes Beispiel für ein Naturereignis, welches durch die Wechselwirkung zwischen Gesteinspaketen (z. B. Schichtung, Klüfte, Adern) und variierenden Randbedingungen (z.B. effektiver Druck, Verformungsrate, Temperatur) gekennzeichnet ist. Doch wie ist diese Beziehung zu verstehen und als zuverlässig anzunehmen? Gibt es einen Pfad, der sich daraus ableiten lässt - oder keinen? Für diese Fragstellung wurde in dieser Arbeit das geomechanische Verhalten zweier Sandsteine durch triaxiale Kompressionsversuchen untersucht. Dabei wurde die lithologische Variabilität und das Anisotropie-Effekt berücksichtigt. Rotliegend und Buntsandstein haben jedoch ein inverses anisotropes Verhalten, welches nicht nur mit ihren physikalischen Eigenschaften in Verbindung gebracht werden, sondern auch mit ihrer unterschiedlich strukturierten Porenraumverteilung - sie nehmen Verformung unterschiedlich auf.

The deformation of a rock mass is a well-known example of a natural event influenced by innumerable random factors, which interact with each other to different scales and influence themselves perpetually. This event is characterized by the interdependency between rock (e.g., lithological parameters) and boundary conditions (e.g., pore pressure variation). Therefore, the question this study will examine is how far can this relation between material and boundary conditions be understood and assumed as reliable? In order to do so, the lithological variation of two sandstones and their mechanical response to lithostatic stress conditions are characterized, considering behavioural changes in dependency of pressure changes and anisotropy effects. Rotliegend and Bunter Sandstone have shown an inversed anisotropic behaviour, which may be associated not only with their different lithology, but also with their pore space distribution - they accommodate strain differently.