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5.1 Bruchkörperform
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auf eine Schar zurückführen (Abb. 5.10),
so spricht man von einer „Bruchstaffel“,
bei zwei Scharen von einer „Kluftstaffel“
[5.21]. Die lokalen Eigenschaften des Flächengefüges – erwähnt seien RaumstelSchar 2
lung, Erstreckung, Abstand, Überlappung
und Materialbrückenlänge – legen die Geometrie der Abstufung fest. So kommt es
zu den vielfältigsten Formen einer gestufSchar 1
ten Kontaktfläche, deren Verlauf nur
schwer prognostizierbar ist (Abb. 5.13). In
der Praxis ersetzt man deshalb die AbstuAbb. 5.13
Einfluss der Abstufung auf die Bruchfung durch eine mittlere Kontaktfläche
körperform: Das Flächengefüge legt die
(Abb. 5.14) [5.25]. Ihr Fallwinkel β′ entGeometrie der Abstufung fest [5.22].
spricht zwar bei niedrigen Stufen ungefähr
derjenigen einer Schar (β′ ≈ β1), weicht
aber bei höheren Stufen massgeblich davon ab * (β′ > β1). Der Fehler lässt sich durch Einführen einer projizierte Kontaktfläche vermeiden [5.23]: In Abbildung 5.14 werden alle Teilflächen der Schar 1 in Richtung von Schar
2 (A1), alle Teilflächen der Schar 2 in Richtung von Schar 1 (A2) projiziert. Der projizierte
Bruchkörper mit der Kontaktfläche A1 + A2 unterscheidet sich vom ursprünglichen wie folgt:
Seine Kontaktfläche ist kinematisch korrekt angesetzt, das Volumen aber um VΔ grösser † . Mit
anderen Worten: Jeder potentielle Bruchkörper mit abgestufter Kontaktfläche (Vabgest.) kann
durch einen projizierten Bruchkörper (Vproj.) ersetzt werden, dessen Volumen um VΔ reduziert
wird. Dies erlaubt die Untersuchung kompliziertester Abstufungen auf einfache Weise.
In Kapitel 3.1.3 wurden Aspekte für eine
umfassende Beschreibung von Trennflächen aufgezählt. Sie alle prägen mehr oder
minder die Form eines Bruchkörpers, weshalb ihre jeweilige Wirkung genauer analysiert werden muss. Folgende Hinweise
mögen daher genügen:
Abgestufter
Bruchkörper
(Vabgest.)
β2
Schar 2
Schar 1
• Lage: Die Position der zu berücksichtigenden Trennfläche ist stark mit der
Geländeform verknüpft. So sind je nach
Ort mehr Trennflächen zur Ausbildung
eines Bruchkörpers erforderlich (Abb.
5.7).
• Form: In der Regel reicht es aus, von
ebenen Trennflächen auszugehen, da in
β'
β1
Projizierte
Fläche A2
Projizierte
Fläche A1
VΔ = (Vproj.) - (Vabgest.)
Abb. 5.14
Vereinfachung einer abgestuften Kontaktfläche durch eine projizierte (Details siehe Text) [5.23].
*
Die Abweichung der mittleren Kontaktfläche von der wirklichen hat bei der kinetischen Untersuchung auch andere
Bewegungsrichtungen und Reaktionen zur Folge. Von ihrer Anwendung ist deshalb abzusehen.
†
VΔ steigt an mit zunehmender Feinheit der Abstufung (sofern Kontaktfläche konvex; vgl. Abb. 5.10 d)): Viele schmale
und niedrige Stufen bedingen ein grosses VΔ, wenige breite und hohe Stufen ein kleines VΔ. Mit unterschiedlichen VΔ
lässt sich jede Variation der Kontaktfläche zwischen voll abgestuft und keine einzige Stufe untersuchen. Selbst konkave
Fälle wie in Abbildung 5.10 e) sind untersuchbar.