Labor für Gesteinsdeformation
Polyaxiale Hochdruck-Prüfanlage - TrueTriax
Durch die Zuwendung der Investitionsbank des Landes Brandenburg (ILB-Nr. 85053766) wurde die Anschaffung von einer Hochdruck-Hochtemperatur-3D-True-Triaxialpressen-Anlage am GFZ ermöglicht, die über das Vorhaben hinaus modular erweitert und in einem nationalen Cluster zusätzlich in Wert gesetzt werden soll.
Dazu wurden im Rahmen dieses Vorhabens die Kernelemente eines nationalen Triaxial-Hochdruck-Pressen Clusters aufgebaut und in Betrieb genommen. Dies beinhaltet eine modular erweiterbare, kubische, polyaxiale Hochdruck-Prüfanlage zur Durchführung von Spannungs-Verformungsanalysen an Gesteinsproben unter echten triaxialen Druckbedingungen mit Steuerungsmöglichkeit in allen drei Hauptspannungsrichtungen.
Mit der Anlage werden höchstspezialisierte, experimentelle Druckversuche an Gesteinen z.B. aus Bohrungen durchgeführt. Dabei werden mit den Experimenten bisher unerreichte Dimensionen erschlossen. Die Anlage ist gekoppelt mit einem System zur Messung von akustischen Emissionen sowie einem Durchströmungssystem. Dadurch ist die Anlage deutschlandweit einzigartig und besitzt sogar weltweit Alleinstellungsmerkmale. Für die Probenaufbereitung und für den Aufbau der Experimente werden zudem ein Flächenschleifgerät und eine Drehmaschine angeschafft und in Betrieb genommen.
Die Einzigartigkeit der Versuchsanlage ergibt sich dadurch, dass eine echte True-Triaxialpresse in einem hohen Druck- und Temperaturbereich arbeitet und gleichzeitig gekoppelt ist mit
a) einem Akustik-Emission (AE) System
b) einem Durchströmungssystem zur Quantifizierung der Fluid-Gesteins-Wechselwirkung und
c) einem Module zur Simulation von hydraulischen Stimulationsmaßnahmen.
Dieses Projekt ist EFRE gefördert
TriCC (Triaxial Cell Cluster) - Aufbau von Kernelementen eines nationalen Triaxial-Hochdruck-Pressen-Clusters
Dieses Projekt wird aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung und des Landes Brandenburg gefördert.
Mechanical Testing System (MTS)
Mit dem mechanischen Prüfsystem (MTS) können hydrostatische Drücke bis zu 140 MPa und Temperaturen bis zu 200 °C simuliert werden. Der Druck und die Temperatur in der Kammer werden kontinuierlich durch einen externen Drucksensor und zwei interne Thermoelemente (Typ K) überwacht. Innerhalb der Druckkammer befinden sich die Thermoelemente an der Ober- und Unterseite des Prüfkörpers. Zur Messung der axialen und lateralen Dehnungen der Sandsteinproben wurden bei allen Versuchen zwei axiale Längenänderungsaufnehmer und ein umlaufender Kettendehnungsaufnehmer installiert. Das Hydrauliksystem Quizix C-6000-10 K ist an die Porendruckanschlüsse angeschlossen und ermöglicht Flüssigkeitsvolumenmessungen mit einer Auflösung von 0,0000135 ml bis zu maximalen Durchflussraten von 200 ml/min. Der maximal mögliche Porendruck beträgt 68,9 MPa mit einer statischen Genauigkeit von 0,06%.
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Easy to use ring Shear TEst Rig - ESTER
Bodenmechanische Scherparameter wie maximale und residuale Scherfestigkeit sind wichtig für die Beurteilung der Standsicherheit von Gebäuden und anderen Bauwerken, aber auch von Böschungen. Dies gilt auch für submarine technische Anlagen, die im Schelfbereich oder an Kontinentalhängen installiert sind. Die Ringscherzelle ESTER wurde am GFZ entwickelt, um den Einfluss von Methanhydraten auf die mechanischen Eigenschaften von Sedimenten des Festlandsockels zu untersuchen. Dazu kann ESTER temperiert werden und ist mit einem Porendrucksystem für Drücke bis 20 MPa ausgestattet. Die Ringzelle mit einem Außendurchmesser von 50 mm und einem Innendurchmesser von 30 mm ermöglicht das Auffahren beliebig langer Scherwege zur Bestimmung sowohl der maximalen Scherfestigkeit als auch der der Restscherfestigkeit bei vollständig ausgebildeter Scherfuge.
Systemparameter
- Maximales Drehmoment: 1440 Nm
- Maximale Drehzahl: 19 rpm
- Temperatur: -20°C < T < 80°C
- Maximaler Systemdruck: 25 MPa
Probenmaße
- Innendurchmesser: 30 mm
- Außendurchmesser: 50 mm
- Höhe: 25 mm ± 5 mm
