Mitglied werden Sponsor werden

Doorstopper (Spannungsmessung)

Schematische Darstellung einer Spannungsmessung nach dem „Doorstopper“- Verfahren. Quelle: Becker et al. 1984
Unterseite einer „Doorstopper“-Messzelle mit Sicht auf die DMS-Rosette. uelle: Armstrong 1987

Das Doorstopper – Messverfahren geht auf Leeman (1964) zurück. Danach wird auf der plangeschliffenen, polierten, gesäuberten und getrockneten Sohle eines Bohrlochs mittels einer speziellen Setzeinrichtung eine Messzelle richtungsorientiert aufgeklebt, die von ihrer äußeren Form und Größe her einem Türstopper („doorstopper“) gleicht.

Messverfahren

Auf ihrer Unterseite ist die Messzelle mit einer Dehnmess-Rosette
ausgerüstet, die ursprünglich aus drei, in späteren Versionen aus vier unterschiedlich orientierten Dehnmessstreifen (DMS) besteht. Nachdem der Kleber abgebunden und eine Nullmessung gemacht worden ist, wird die Setzeinrichtung gezogen. Sodann wird die Bohrlochsohle mitsamt angeklebtem „Doorstopper“ überbohrt und zusammen mit dem Kernrohr gezogen. Schließlich wird die Messzelle wieder an die Setzeinrichtung angeschlossen und die in der Stirnfläche des Bohrkerns eingetretene Entlastungsdehnung durch eine Folgemessung bestimmt. Bei bekannten E-Modul E und Querdehnungszahl n lässt sich daraus der zweiachsige Spannungszustand in der Ebene normal zur  Bohrlochachse berechnen. 

Bewertung

Das „Doorstopper“–Messverfahren repräsentiert eine frühe Ära in der Entwicklung der Gebirgsspannungsmessverfahren. Wegen der vergleichsweisen preisgünstigen „Doorstopper“- Messzelle und mangels technischer Alternativen wurde das Verfahren in den 70iger und 80iger Jahren des 20. Jahrhunderts mehrfach im süddeutschen Raum (z.B. Greiner 1978) und in der Schweiz (z.B. Becker et al. 1984) angewendet. 

Ungeachtet vielfältiger Bemühungen zur Verbesserung von Technik und Auswertung entspricht das „Doorstopper“- Spannungsmessverfahren heutzutage nicht mehr dem Stand der Technik. 

Vorteile

Ein vor ca. 50 Jahren entwickeltes 2-D Spannungsmessverfahren 

  • Vergleichsweise geringe Mobilisierungskosten 
  • im Vergleich zu alternativen Überbohrverfahren geringe Überbohrstrecke 
  • kein Pilotbohrloch erforderlich (könnte vorteilhaft im wenig festen
    Fels sein). 

Nachteile

Heute weitgehend unüblich und kaum noch angewendet.

  • Indirektes Spannungsmessverfahren; Materialkennwerte
    E und n für die Bestimmung der Größe der Hauptspannungen erforderlich 
  • Überbohren: Diskontinuierlicher und zeitaufwendiger Versuchsablauf 
  • sehr aufwendige Präparation der Messstelle. Schwierig bis unmöglich in wassergefüllten Bohrlöchern 
  • diskontinuierliche Aufzeichnung des Messsignals. 

Literatur

Armstrong, K.J. (1987). Rock stress measurements at the Burdekin Falls dam site. – 63 p.,

MEngSc. Thesis, Townsville (James Cook Univ., Dept. Civil & Systems Eng.). 

H. Bock, Arbeitsbericht NAB 14-30 „Oberflächennahe Spannungsmessungen in der Nordschweiz und den angrenzenden Gebieten“ 2014

Greiner, G. (1978). Spannungen in der Erdkruste – Bestimmung und Interpretation am Beispiel
von in situ Messungen im süddeutschen Raum. - 192 S., Diss. Univ. Karlsruhe. 

Becker, A., Blümling, P. & Müller, W.H. (1984). Rezentes Spannungsfeld in der zentralen
Nordschweiz. – Nagra Techn. Ber. 84-37: 1-35. 

Leeman, E.R. (1964). Rock stress measurements using trepanning stress-relieving technique. –
Mine Quarry Eng., 30: 250-255. 

zuletzt bearbeitet April 2020