הבדלים בין גרסאות בדף "סוגי סלע והתאמתם לבילוט ולסוגי בולטים"

מתוך Climbing_Encyclopedia
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
(כשל של הבולט עצמו)
שורה 1: שורה 1:
 
סקירה של סוגי הסלע השונים מפורטת [[גיאולוגיה|במאמר הזה]]. כאן נדון רק בהתאמתם של עיגונים קבועים ([[בולטים]]) לסלעים שונים.
 
סקירה של סוגי הסלע השונים מפורטת [[גיאולוגיה|במאמר הזה]]. כאן נדון רק בהתאמתם של עיגונים קבועים ([[בולטים]]) לסלעים שונים.
  
==כשלים של בולטים==
 
נבדיל בין שלשה מקרים:
 
#כשל של הסלע
 
#כשל של הבולט עצמו
 
#כשל של ממשק סלע-בולט
 
===כשל של הסלע===
 
הדינמיקה של כשל של הסלע היא מסובכת, מכיוון שסלע, מטבעו, בד״כ אינו הומוגני. יש לו איזורי חולשה (איזורים רכים, סדקים, כיסים וכו׳) והחוזק שלו שונה בכיוונים שונים.
 
מקרים ברורים הם
 
* שיכוב אופקי בסלעי משקע
 
* מינרלים שמתגבשים עם כיווניות ברורה.
 
 
לכן, נוח לנו לנתח של סלע בתווך הומוגני כמו בטון (או גוש סלע גדול והומוגני, אבל בטון יותר זמין...).
 
[[תמונה: volume _elements.jpg|שמאל|ממוזער|200px|השפעת אלמנטי נפח על שכניהם הקרובים]]
 
מכיוון שסלע אינו הומוגני, נבחן התנהגות של עיגונים בבטון. ניסויים מראים שחוזק העיגון לשליפה (משיכה בניצב לפני השטח) תלוי בעיקר בעומק העיגון. ההסבר האינטואיטיבי הוא שכל אלמנט נפח (כמו קובייה קטנה) של סלע מפעילה כוח על השכנים הקרובים אליה. כדי להתנתק מהם - צריך לשבור את ה״הדבקה״ הפנימית שבין הקוביות. זה תלוי בסוג החומר, כמובן, אבל מקובל שבסלע (וגם בבטון) כל אלמנט נפח כזה דוחף יותר מקוביה אחת. באיור שלנו (שהוא דו-מימדי), פישטנו את אלמנטי הנפח לכדורים קטנים, וניתן לראות שכל כדור ״דוחף״ שני כדורים שכנים. מקבלים שהאיזור המושפע מהמשיכה הוא מעין משולש. אם נדמיין מבנה תלת מימדי - נקבל חרוט שמושפע מהמשיכה הזו, ובמקרה של כשל - יישבר חרוט של חומר ויישלף החוצה מהחומר. זווית הראש של החרוט תלוייה בתכונה של החומר, שיש לה שם מוזר. ניתן לכנות אותה ״מקדם חוזק ההדבקה העצמית״ או ״מקדם ההחלקה הפנימית״ או משהו כזה. אני מקווה שאתם מבינים את הרעיון.
 
 
[[תמונה: bolt length and cones.jpg|שמאל|ממוזער|300px|מכיוון שזווית הראש של החרוט קבועה - שטח המעטפת של חרוט הכשל תלוי רק בגובה החרוט, כלומר - אורך הבולט]]
 
זה אומר שהחוזק של הבולט, בהקשר של כשל של הסלע, תלוי באופן ישיר בשטח המעטפת של החרוט הזה. ככל שהחרוט גדול יותר - יש יותר שטח מעטפת - יש יותר שטח הדבקה ונדרש כוח גדול יותר לשבור אותו. שטח המעטפת הזה תלוי בשני דברים:
 
# בזווית הראש של החרוט
 
# בגובה של החרוט.
 
 
זווית הראש של החרוט היא שונה מחומר לחומר, כאמור, אבל בבטון (ובסלעים) היא דומה ל-45°. אנחנו ניקח 45° כמספר כללי, שגם נוח לעבוד איתו (נראה בהמשך למה).
 
 
הגובה של החרוט הוא העומק של נקודת האחיזה של הבולט, כלומר - בערך האורך של הבולט.
 
 
יוצא, שככל שהבולט יותר ארוך - הסיכוי לכשל של הסלע יורד.
 
 
 
 
 
כשל של הסלע יכול להתרחש במספר צורות:
 
====שליפה של הבולט יחד עם חלק מהסלע====
 
[[תמונה: rock failure1.jpeg|שמאל| ממוזער |200px|קונוס חומר שנעקר מתוך בלוק הניסוי]].
 
 
אם הסלע מאסיבי, הוא יתנהג כמו בבטון, וזה אומר - שליפה של קונוס סלע מתוך הסלע.
 
 
====שבירה של הסלע בסמוך לחלל אויר/כיס המסה/חריצים או סדקים====
 
[[תמונה: rock failure2.jpeg|שמאל|ממורכז|200px|בלוק ].
 
 
 
 
 
 
 
 
זה יקרה במקרים שהבולט קרוב לכיס אויר או סדק בסלע. למעשה - מקבלי כי שטח ההדבקה של הסלע לעצמו מופחת באופן משמעותי.
 
 
===כשל של הבולט עצמו===
 
ברגים של 8מ״מ ומעלה הם בעיקרון חזקים מספיק לשימושים של טיפוס וגלישה. הבעייה היא שיש להם גם אורך חיים קצר יותר:
 
# מכיוון ש[[קורוזיה]] מתפתחת על פני השטח. ככל שהבורג דק - כך השכבה החיצונית שלו מהווה חלק גדול יותר משטח החתך שלו. זה אומר שהבולט ״מזדקן״ יותר מהר.
 
# בורג דק יותר קל למתוח. זה אומר שהידוק יתר של הבורג עלול להפחית את העמידות שלו בגזירה ולקרב אותו לכשל.
 
 
על הבורג של הבולט פועלים שני [[מאמצים]] עיקריים:
 
# מאמץ גזירה - בהעמסה במקביל לפני הסלע.
 
# מאמץ קריעה - בהעמסה בניצב לפני הסלע (בכיוון שליפה).
 
 
====גזירה של הבורג====
 
[[מאמץ גזירה]] גזירה על הבורג קיים כאשר פועלים עליו שני כוחות במקביל לפני השטח של הסלע. זה קורה כאשר מעמיסים את הבולט במקביל לפני הסלע.
 
 
====קריעה של הבורג====
 
כשל כזה נובע ממאמץ המתיחה שקיים במשיכה של הבולט בכיוון ניצב לפני הסלע - בכיוון שליפה. למעשה - בבולטים מכאניים קיים מאמץ מתיחה גם ללא עומס על הבולט. האום שמהדק את האוזן לפני הסלע למעשה מותח קצת את הבורג של הבולט. מהחוזק למתיחה תלוי בחומר (כמובן) ובשטח החתך של הבורג. למעשה - בבולטים מכאניים (לא ברגים היוצרים הברגה) הקוטר האפקטיבי לקריעה קטן מקוטר הבורג והוא החלק הצר ביותר של הקונוס של הבורג. בבולטים כימיים ובבולטים נקדחים ביד הקוטר האפקטיבי לקריעה הוא קוטר הבורג. 
 
====כשל של האוזן====
 
 
===כשל של ממשק סלע-בולט ===
 
 
====זחילה של הבולט החוצה====
 
[[תמונה: rock failure2.jpeg|שמאל|ממורכז|200px|]].
 
  
 
==תכונות של בטון ושל סלע טבעי==
 
==תכונות של בטון ושל סלע טבעי==
שורה 135: שורה 69:
 
====סקוריה====
 
====סקוריה====
 
====טוף====
 
====טוף====
 +
----
 +
תרמו לדף זה: [[משתמש: מיכה יניב|מיכה יניב]] ואחרים...
 +
[[קטגוריה: טכניקות ומיומנויות]][[קטגוריה: טיפוס סלע]][[קטגוריה: טיפוס ספורטיבי]][[קטגוריה: טיפוס]][[קניונינג]]

גרסה מ־03:41, 30 במרץ 2017

סקירה של סוגי הסלע השונים מפורטת במאמר הזה. כאן נדון רק בהתאמתם של עיגונים קבועים (בולטים) לסלעים שונים.


תכונות של בטון ושל סלע טבעי

עיגונים הנדסיים מתוכננים ונבדקים על חומרים הנדסיים: בטון, בלוקים וכו׳, שתכונותיהם ידועות, נקבעות בתהליך הייצור והן נשארות קבועות בדיוק טוב. סלע טבעי שונה מבטון במספר היבטים:

  1. בטון הוא הומוגני בכל הנפח (אותן תכונות בכל נקודה). זה אומר שניתן להסיק במידה טובה מעיגונים בבטון על עיגונים אחרים בבטון דומה. זה גם אומר שהחוזק של העיגון אינו תלוי בכיוון המשיכה והוה זהה בכיוונים שונים.
  2. בטון הוא מלא בכל הכיוונים. זה אומר שהסיכוי לכיסי אוויר או סדקים הוא קטן (בהנחה שהבטון טוב ועומד בתקני הבנייה).

שני התנאים הללו אינן נכונים בהכרח בסלע טבעי:

1. סלע טבעי נוטה להתחמצן ולהיות מושפע מתנאי מזג אויר לאורך זמן. הסלע נוטה לפתח קרום חיצוני, על פני השטח, שעשוי להיות שונה מהותית בתכונותיו מהסלע עצמו. דוגמאות:

  • סלע קרבונטי רך (קירטון או גיר קירטוני) כמו במחצבות קדומים, מומס בקלות במים ושוקע שוב בצורת קרום גיר קשה. על פני השטח הסלע נראה יציב וקשה, אבל כמה סנטימטרים לעומק הוא הופך לרך מאד. זו הסיבה שבולטים במחצבות קדומים מתהדקים בקלות עוד ועוד: בולט מכאני אינו מחזיק עומס גדול בסלע רך. תופעה דומה מוכרת באיזור חבל לכיש: מערות הפעמון נחצבו בסלע קירטון רך מאד, אבל פני השטח מכוסים בגיר קשה המכונה נארי, שמהווה ״שכבה״ שמכסה את פני השטח.
  • בגרניט האדום של ההר הגבוה בסיני יש איזורים בלויים מאד (שהיו חשופים לאויר זמן רב). השכבה החיצונית של הסלע מתפוררת ומרגישה לא יציבה בכלל. אבל בעומק לא רב הגרניט קשה ביותר ולא סדוק ויכול להחזיק בולטים מכל סוג.

2. בסלע טבעי ניתן למצוא ״פגמים״ רבים: כיסי אוויר, מערכות סידוק קטנות וגדולות, מערות וחללי המסה, מישורי מעבר בין שכבות ועוד.

סלע מאסיבי

החוזק של סלע, ואיך הוא יחזיק בולטים, נקבעים על ידי שתי תכונות שלא חייבות להיות תלויות זו בזו:

1. הקושי של הגרגרים/גבישים/מינרלים המרכיבים את הסלע. קל לסווג שלוש דרגות קושי:

  1. נחרץ בציפורן (למשל גבס, סלע חרסית)
  2. לא נחרץ בציפורן אבל נחרץ במסמר/חולץ (למשל גיר או דולומיט).
  3. לא נחרץ במסמר (כמו קוורץ, צור ומינרלים שונים שיש בסלע בזלת).

אם הסלע נחרץ בציפורן - בולטים רגילים לא יחזיקו. יש צורך בבולטים ארוכים מאד (מסדר גודל של מטרים) ובדבק דליל מאד שיכול לחדור ולחזק את הסלע - לא בשבילנו...

2. חוזק ההדבקה של מרכיבי הסלע זה לזה.

דוגמאות:

  • בסלע גיר, המינרל הדומיננטי הוא קלציט, שאינו מינרל קשה במיוחד (הוא נחרץ במסמר או בסכין). ההדבקה בין הגבישים בקיר קשה היא טובה למדי. בולטים מחזיקים לא רע בסלע גיר מאסיבי. אבל הידוק ושחרור של בולטים מכאניים שוחקים ומפוררים את הנקודות שאמורות להחזיק את רוב העומס.
    • בולטים לא ארוכים כמו בולטים קדוחים ביד לא בטוחים לאורך זמן.
    • בולטים מכאניים עמוקים וקבועים עובדים טוב בגיר קשה.
    • בולטים כימיים באורך בינוני-ארוך עובדים טוב בגיר קשה.
  • באבן חול, המינרל הדומיננטי הוא קוורץ, שמרכיב את גרגרי החול, שהם רוב הנפח של הסלע. מאידך, ההדבקה בין גרגרי החול יכולה להשתנות והיא נעה בין חלשה מאד (מה שקוראים בוואדי ראם ״חול אנכי) ובין חזקה מאד, כמו בפונטיינבלו, או במשטחי בסלע השחור בראם. במקרה של הדבקה חלשה:
    • בולטים מכאניים לא יעילים בכלל ו״זוחלים״ לאט לאט החוצה.
    • בולטים קדוחים ביד יהיו חלשים מאד ועלולים להישלף עם חלק מהסלע.
    • בולטים כימיים ״עמוקים״ יעשו עבודה טובה...
  • בגרניט ובזלת, המינרלים קשים מאד (לא נחרצים במסמר), וההדבקה ביניהם בדרך כלל מצויינת. בסלעים אלו יחזיקו גם בולטים קצרים מאד.

סלעי משקע

בכל סלעי המשקע ניתן לראות שכבות אופקיות (כי כך החומר שקע בתהליך היצירה של הסלע). אם השכבות עבות (גיאולוגים אומרים שהסלע ״מאסיבי״) זה אומר שבמרכז השכבה ניתן להתייחס למישורי המעבר (מעל השכבה ומתחת לשכבה) כאל רחוקים מספיק.

אם השכבות דקות

סלעי משקע ימיים

תופעות רלבנטיות בסלעי משקע ימיים קרבונטיים (שיש בהם מינרלים של קלציום קרבונט, CaCo3) הן סידוק, המסה ו

קירטון וגיר קירטוני

סלע קרבונטי

גיר ודולומיט

גיר (קלציום קרבונט, CaCo3)

צור

צור מצוי בישראל שני מופעים בעדשות מקומיות בגיר (בולבוסים, למשל), ובשכבות של צור ברקציוזי בתצורת מישש (מעל קירטון של תצורת מנוחה) מתקופת הסנון. במרבית המקרים שכבות הצור הן דקות, אבל במקומות מסויימים הם מגיעות גם לעשרות מטרים (המפל של נחל צבירה, הוא דוגמה קיצונית).

צור הוא סלע קשה ביותר (הוא בנוי מסיליקה - גבישי קוורץ קטנים). ובשכבות עבות, צור שאינו מתפורר יכול להתאים לעיגונים קבועים מכל הסוגים.

סלעי משקע יבשתיים

אבן חול

אבן חול אינה מקבלת היטב בולטים מכאניים. האלמנט המתרחב של הבולט מפעיל לחץ על גרגירי החול וגורם להם להסתדר מחדש סביב אותו אלמנט בצורה לחוצה פחות. תהליך זה מתרחש קצת במהלך הידוק הבולט אך ממשיך להתרחש עם כל נפילה והעמסה חוזרת של הבולט. בולט מכאני שכזה יהפוך להיות משוחרר לגמרי עד מהרה וניתן יהיה לשלוף אותו ביד.

מקובל כי לשימוש קבוע באבן חול משתמשים בבולטים כימיים ארוכים. לשימוש חד פעמי באבן חול קשה, ניתן לקבוע גם בולטים מכאניים.

קונגלומרט

התאמה של קונגלומרט לבילוט תלוייה בעיקר בגיל שלו ובחוזק ההדבקה שלו. קונגלומרט מתפורר מתאים יותר לעיגוני קרקע מאשר לעיגוני סלע. קונגלומרט עתיק ומאובן (כמו במטאורה, ביוון, למשל) מתאים לכל סוגי הבולטים: מכאניים וכימיים.

סלעי יסוד

סלעי תהום

גרניט

סלעי פרץ

בזלת

סקוריה

טוף


תרמו לדף זה: מיכה יניב ואחרים...קניונינג