Investigations on the influence of joint orientations for foundations on rock

Abstract

Die vorliegende Studie hatte zum Ziel, den Einfluss der Ausrichtung von Trennflächen bei Gründungen auf geklüftetem Fels zu untersuchen. Dabei wurde ein vordefinierter Versagensmechanismus, wie beispielsweise das Gleiten eines Keilkörpers auf einer Trennfläche, gemäß den ÖNORMEN B 1997-1-2 detailliert analysiert.Ein Besonderes Augenmerk lag hierbei auf der Berücksichtigung der räumlichen Orientierung der Trennflächen bei Gründungen mittels dreidimensionaler Berechnungen. Die Berechnungen wurden unter folgender Verwendung durchgeführt:• des analytischen Grenzgleichgewichtsverfahren von Ladanyi and Roy (1971) .• des Rechenprogramms 3DEC, das eine numerische Untersuchung auf Basis der Methode Diskrete-Elemente-Methode (DEM) ermöglichtAlle Untersuchungen wurden nach dem Bruchkriterium von Mohr-Coulomb durchgeführt.Die Festigkeitsparameter, in diesem Fall Kohäsion und Reibungswinkel von möglicherweise vorhandenen Trennflächen, wurden im Vergleich zu ungeklüftetem Gestein reduziert. Der Vergleich der Berechnungsergebnisse mit den genannten Methoden verdeutlicht, dass die Tragfähigkeit und der Versagensmechanismus stark von den mechanischen Eigenschaften sowie der Ausrichtung und dem Abstand der Trennflächen zueinander abhängen. Da jedoch all diese Variablen in den analytischen Zusammenhängen und ÖNORMEN nicht hinreichend berücksichtigt wurden, ergeben sich vergleichbare Ergebnisse nur unter bestimmten Voraussetzungen.Angesichts so großer Unterschiede der Berechnungsergebnisse stellt sich die Frage, ob in den einschlägigen Normen die Rechenverfahren zur Beurteilung der Tragfähigkeit von Gründungen auf Fels genauer geregelt werden sollten.

The present study aimed to investigate the influence of the orientation of joint set in foundations on fractured rock. A predefined failure mechanism, such as the sliding of a wedge on an interface, was analyzed in detail according to the ÖNORMEN B 1997-1-2 standards. Particular attention was given to considering the spatial orientation of interfaces in foundations through three-dimensional calculations.The calculations were conducted using the following methods:• The analytical limit equilibrium method by Ladanyi and Roy (1971).• The computational program 3DEC, which allows for a numerical investigation based on the Discrete Element Method (DEM).All investigations were carried out following the Mohr-Coulomb failure criterion. The strength parameters, namely cohesion and friction angle of potentially existing interfaces, were reduced compared to intact rock.The comparison of calculation results using the above-mentioned methods clarifies that bearing capacity and failure mechanisms are significantly influenced by the mechanical properties, as well as the orientation and spacing of the joint set. However, since these variables were not adequately considered in the analytical contexts and ÖNORM standards, comparable results can only be obtained under specific conditions.Considering the substantial differences in calculation results, the question arises as to whether the methods for assessing the load-bearing capacity of foundations on rock should be more precisely regulated in the relevant standards.