Geotechnik最新文献

Validierung des anisotropen visko ISA Modells (AVISA) für bindige Böden

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Katharina Kluge, Ansgar Kirsch, Christoph Budach

Digitale Lehre in der Geotechnik: Aktueller Stand und weitere Entwicklungen

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Wolfgang Fellin, Hans-Peter Daxer, Franz Tschuchnigg

Numerische Untersuchungen zur Standsicherheit in der tiefen Gleitfuge

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Christos Vrettos, Ronald Günther, Elisabeth Seibel

Einaxiale und triaxiale Druckversuche an teilgesättigten, gefrorenen Bodenproben

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Simon Meißner, Maximilian Kies, Alexander Berger

Komplexe Baugruben- und Gründungsvarianten in einer U-Bahn-Schutzzone in Frankfurt

(Änderungen vorbehalten)

Zum Titelbild: In einem neuen Geschäftszweig namens KEMSOLID bündelt der Hersteller KEMROC seine Aktivitäten im Spezialtiefbau. Zentrale Elemente sind dabei die KSI-Mischfräsen zur wirtschaftlichen Herstellung von Erdbeton. Anders als kostspielige Spezialmaschinen können sie an leicht modifizierten Standardbaggern verwendet werden. Mit ihren langen Fräs-Schwertern dringen sie in den Boden und durchmischen ihn mit einer Bindemittel-Suspension, die von einem semimobilen Mischwerk herangepumpt wird. Im Ergebnis entstehen solide und formdefinierte Körper aus Erdbeton ohne jeden Bodenaustausch. In ersten erfolgreichen Projekten haben sie bereits ihre Eignung hierfür bewiesen. (Foto: KEMROC)

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Digitale Lehrmaterialien werden seit mehreren Jahren in den Hochschulen eingesetzt und eröffnen ganz neue Wege zur Vermittlung des Lehrstoffs. Die Erstellung dieser Lehrmaterialien kann allerdings je nach Art und Qualität sehr zeitintensiv sein und für Lehrende einen großen Mehraufwand bedeuten. Im Rahmen eines Kooperationsprojekts zur Erstellung von Lehrvideos für geotechnische Feld- und Laborversuche haben die Autoren dieses Beitrags allerdings die Erfahrung gemacht, dass das gemeinsame, hochschulübergreifende Erstellen von Lehrmaterialien viele Vorteile mit sich bringt. Dadurch inspiriert, führten die Autoren dieses Berichts eine Umfrage unter den deutschsprachigen Geotechnik-Lehrstühlen der (Technischen) Universitäten und (Fach-)Hochschulen durch. Nach drei Semestern, in denen Lehrveranstaltungen an den Hochschulen aufgrund der Corona-Pandemie überwiegend digital durchgeführt werden mussten, war es ein Ziel dieser Umfrage, den Bestand und den Einsatz digitaler Lehrmaterialien im Fachgebiet Geotechnik zu erheben. Ein weiteres Ziel war die Initiierung eines Netzwerks, in dem sich Geotechnik-Professorinnen und -Professoren zu Lehrthemen austauschen können und gemeinsam (digitale) Lehrmaterialien erstellen und nutzen. Der vorliegende Beitrag stellt das gemeinsame Lehrprojekt der Autoren vor, präsentiert die Ergebnisse der durchgeführten Umfrage und berichtet über die ersten Aktivitäten des neuen Netzwerks.

Digital education for geotechnical engineering: current status and further developments

Digital teaching tools and materials have been used at universities (of applied sciences) for several years and open up new ways for higher education. However, depending on the type and intended quality, the creation of these teaching materials can be very time-consuming and mean a lot of extra work for teachers. In a collaborative project to produce teaching videos for geotechnical field and laboratory experiments, the authors of this paper have experienced that a collaborative approach across university borders for the production of teaching materials has many advantages. Inspired by this collaboration, the authors of this report conducted a survey among German-speaking geotechnical engineering chairs at (technical) universities and universities of applied sciences. After three semesters of mostly digital or hybrid teaching due to the Corona pandemic, one aim of this survey was to capture the use of digital teaching materials in the field of geotechnical engineering. Another goal was to initiate a network in which geotechnical engineering professors can exchange information on teaching topics and jointly create and use (digital) teaching materials. This article presents the authorś collaborative teaching project and the results of the survey conducted. Moreover, it reports on the first activities of the new network.

Suffosion ist ein hydromechanischer Prozess, welcher die Umlagerung und den Transport der feinen Partikel eines Bodens infolge einer Wasserströmung beschreibt. Um die Auswirkungen des Materialverlustes infolge Suffosion auf das Materialverhalten zu verstehen, wurden der Einfluss der Ausgangsdichte des Bodens auf die Masse des Materialverlusts, die volumetrische Verformung und die Änderung der Wasserdurchlässigkeit untersucht. Hierfür wurde die Struktur (Kontakt- und Kontaktkraftverteilung) eines suffosionsanfälligen Bodens qualitativ mithilfe von DEM-Simulationen dargestellt und ausgewertet. Anhand von Laborversuchen unter isotroper Belastung und konstanter Durchströmung wurden die Auswirkungen verschiedener Dichten experimentell untersucht. Mit steigender Materialdichte zeigten sich eine Abnahme des Materialverlustes, eine Abnahme der Verformungen und eine Abnahme der Wasserdurchlässigkeit infolge der Suffosion. Um die Änderung des mechanischen Verhaltens beschreiben zu können, wurden drainierte Triaxialversuche an nichtdurchströmten und durchströmten Proben durchgeführt. Hierbei zeigte sich, dass die drainierte Scherfestigkeit hauptsächlich von der Porenzahl des Grobmaterials vor der Scherung abhängt, unabhängig davon, ob diese künstlich oder infolge Durchströmung entstand.

Influence of density on suffusion behaviour of binary granular packings

Suffosion is a hydromechanical process that describes a rearrangement and transport of fine particles in soil as a result of water flow. In order to understand the effects of material loss due to suffosion on material behaviour, the influence of density on the mass of material loss, volumetric deformation and the change in permeability was investigated. For this purpose, the structure (contact and contact force distribution) of a soil susceptible to suffosion was qualitatively simulated and analysed with help of DEM. The effects of different densities were investigated experimentally by means of laboratory tests under isotropic load and constant flow. A decrease in material loss, a decrease in deformation and a decrease in permeability due to suffosion with increasing material density were found. In order to be able to describe the change in mechanical behaviour, drained triaxial tests were carried out on non-eroded and eroded samples, respectively. It was shown that the drained shear strength mainly depends on the void ratio of the coarse material before shearing, regardless of whether this was created artificially or as a result of flow.

Despite the widespread availability and superior information provided by the cone penetration test (CPT), dynamic probes like the DPH (dynamic probe heavy) remain an important soil investigation method under certain circumstances. In order to make use of the results of the DPH in the context of the vast body of interpretation and design methods developed for CPT tests, the drop count N₁₀ of the DPH is correlated to the tip resistance q_c of the CPT. There are numerous correlations between both values available in the standards and in the literature. However, any soil-related differences, limitations, and factors influencing those correlations are not necessarily obvious. The present paper presents a simple framework for the illustration of influencing factors and the interpretation of correlations between DPH and CPT. The proposed framework is based on the information provided in EN ISO 22476-1 and published scientific literature. Linear correlation factors based on the proposed framework are derived. These factors are then compared with our own field data and information from the literature.

Einflussfaktoren auf Korrelationen zwischen CPT und DPH

Trotz der vielen Vorteile der Drucksondierung (CPT) bleiben Rammsondierungen wie die schwere Rammsondierung (DPH) unter bestimmten Voraussetzungen ein wichtiges Werkzeug zur Erkundung des Baugrunds. Um bei der Auswertung der Ergebnisse auf die umfangreichen Interpretations- und Bemessungsmöglichkeiten, die für Drucksondierungen entwickelt wurden, zurückgreifen zu können, wird die Schlagzahl N₁₀ (DPH) in einen Spitzendruck q_c (CPT) umgerechnet. In den Normen und der Literatur werden zahlreiche Umrechnungsfaktoren zwischen den Werten zur Verfügung gestellt. Bodenbezogene Unterschiede, Einflussfaktoren und Einschränkungen sind dabei nicht notwendigerweise offensichtlich. Im vorliegenden Bericht wird ein einfaches Modell zur Veranschaulichung der unterschiedlichen Einflüsse und der Interpretation der Korrelationen zwischen DPH und CPT vorgestellt. Dieses basiert auf den Angaben aus EN ISO 22476-1 und der wissenschaftlichen Literatur. Auf Basis des vorgeschlagenen Modells werden Korrelationen hergeleitet und mit eigenen Daten aus Feldversuchen und Literaturangaben verglichen.

Das Bauen auf bindigen Böden stellt trotz fortgeschrittener Ausführungstechnologien immer noch eine Herausforderung dar. Vor allem sind die Werkzeuge zur Prognostizierung der Langzeitverformungen des feinkörnigen Bodens beschränkt, wenn es um zyklische Belastungszustände in Verbindung mit dem zeitabhängigen Verhalten bindiger Böden geht. Solche Fragestellungen ergeben sich z. B. bei Offshore-Konstruktionen oder auch bei Staumauern oder Widerlagern von Brückenkonstruktionen. Aufgrund des komplexen Einflusses der Belastungsrate, der Vorbelastung und der Struktur des Bodens ist es notwendig, die Auswirkungen dieser Einflüsse auf bindige Materialien durch Laborversuche zu verstehen und durch akkurate und physikalisch basierte konstitutive Gleichungen numerisch zu beschreiben.

In diesem Aufsatz soll ein neues Modell, entwickelt in der Promotion der Erstautorin, validiert werden. Die Leistung des anisotropen visko ISA Modells (AVISA) wurde bisher an Experimenten verschiedener feinkörniger Böden unter Beweis gestellt. Hier wird eine neue experimentelle Studie an Malaysia Kaolin für die Validierung des Modells benutzt. Außerdem wird die Reproduzierbarkeit der sog. Krey-und-Tiedemann-Parameter , c′ und φ′ durch Simulationen von einfachen Rahmenscherversuchen untersucht.

Validation of the AVISA model

Despite advanced design technologies, construction on cohesive soils is still a challenge. Especially when dealing with cyclic loading conditions combined with the time-dependent behavior of cohesive soils, such as offshore structures or even dams, the tools to predict the long-term deformations of fine-grained soil are limited. Due to the complex influence of loading rate, preloading, and soil structure, it is necessary to understand the effects of these influences on cohesive materials through laboratory testing and describe them numerically through accurate and physically based constitutive equations. Researchers (continue to) develop many hundreds of material models each year. Most of them are used for PhDs and not investigated further. In this work, such a model, developed in the first author's PhD, is be validated. The performance of the AVISA model has been previously demonstrated on experiments of various fine-grained soils. In this paper, a new experimental study on Malaysia Kaolin is used for the validation of the model. Furthermore, the reproducibility of the so-called Krey and Tiedemann criteria, parameters , c′ und φ′ is investigated by simulations of simple shear tests. It should be noted that many constitutive models for fine-grained soils fail in this task.