Untersuchungen zum Verflüssigungswiderstand eines Tagebau-Kippenbodens bei Anregung durch erdbebentypische Signale

Abstract

Für die Böschungen der geplanten Tagebauseen im Rheinischen Revier muss der Nachweis der Standsicherheit unter Erdbebeneinwirkung erbracht werden. Hierfür sind laut der Richtlinie für die Untersuchung der Standsicherheit von Böschungen der im Tagebau betriebenen Braunkohlenbergwerke (RfS – Richtline für Standsicherheitsuntersuchungen [1]) die bleibenden Böschungen so zu gestalten und aufzubauen, dass eine Bodenverflüssigung „nicht zu besorgen“ ist. Für den Nachweis gegen Bodenverflüssigung, bei dem Einwirkungen und Bodenwiderstände lokal miteinander verglichen werden, wird das irreguläre Erdbebensignal in ein reguläres Signal mit einer äquivalenten Anzahl an Zyklen und konstanter Amplitude überführt. Im Rahmen dieses Beitrags wird diese Konvertierung für ein typisches Erdbebensignal des Rheinischen Reviers untersucht, welches aus einer dynamischen Finite-Elemente-Berechnung erhalten wurde. Zur Untersuchung des Verflüssigungsverhaltens eines Tagebau-Kippenbodens bei Einwirkung dieses Erdbebensignals werden Triaxialversuche mit vertikaler zyklischer Belastung und Hohlzylindertriaxialversuche mit zyklischer Torsionsbeanspruchung durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Versuche werden mit den Daten aus weiteren Versuchen mit konstanter Amplitude verglichen. Es kann gezeigt werden, dass der Faktor β zur Konvertierung von irregulären in reguläre Signale von der Art der Beanspruchung und der Größe der statischen Schub- bzw. Deviatorspannung abhängt. Auf Basis der Versuche werden Empfehlungen für den Ansatz von β für das Rheinische Revier gegeben.