On Linear-Elastic, Cross-Anisotropic Rock

Gesteine, die aus parallelen Schichten bestehen, sind quer-anisotrope Materialien. Die Disseration beschreibt eine neue Näherungslösung zur Bestimmung der Eigenschaften solcher Materialien, basierend auf Hohlraumaufweitungs- Versuchen. Daten aus Radialpressversuchen dienen der inversen Analyse des Problems. Wenn der innere Druck, der Radius des Hohlraums, die Orientierung der Schieferung und die Verschiebungen bekannt sind, ergibt die Näherungslösung Materialparameter-Kombinationen, die die gemessenen Verschiebungen gut abbilden. Die Lösung ist jedoch nicht eindeutig. Dreidimensionale Finite Elemente Modellierung wird in dieser Arbeit verwendet, um Hohlraumaufweitung in linear-elastischem, quer-anisotropem Gestein zu simulieren. Eine numerische Untersuchung wird durchgeführt, um das Modell richtig zu etablieren (Randbediengungen, Größe des Diskretisierungsbereichs usw.) und die möglichen Einflussgrößen (z. B. Genauigkeit der Bestimmung der Schieferungsorientierung) zu beurteilen. Die Ergebnisse der Feldmessungen werden dann mit den numerisch berechneten radialen Verschiebungen der Hohlraumwand verglichen. Letztere entstehen durch die Implementierung von Materialparametern, die aus der genannten Näherungslösung zurückgerechnet werden. Ähnlichkeiten und Unterschiede werden beschrieben und erklärt. Eine alternative Methode zur Ermittlung des Verhaltens von quer-anisotropen Materialien mittels kleinmaßstäblicher Hohlraumaufweitungs-Laborversuche in einem künstlichen queranisotropen Material ist ebenfalls erwogen worden. Der Aufbau und die Prinzipien eines solchen Versuchs werden beschrieben und dessen Ausführbarkeit wird untersucht.