Geotechnik最新文献

Regelmäßig kommt es in Deutschland zu Hochwasserereignissen, bei denen insbesondere die Deiche als Hochwasserschutzstrukturen im Fokus stehen. Durch die hohen Wasserstände in Verbindung mit oftmals lang anhaltenden Hochwasserereignissen war die Standsicherheit der in der Regel als homogene Erdkörper gebauten Deiche häufig kritisch, teilweise kam es sogar zu einem Versagen der Deiche. Durch den Einsatz von Geotextilien können Deiche sowohl im Zuge eines Neubaus bzw. einer Ertüchtigung als auch unmittelbar vor oder während Hochwasserereignissen so verstärkt bzw. gesichert werden, dass die typischen Versagensfälle verhindert oder zumindest deutlich herausgezögert werden können. Einige mögliche Anwendungen von Geotextilien für kurz- und langfristige Vorsorgemaßnahmen werden in diesem Beitrag vorgestellt. Dabei handelt es sich sowohl um Anwendungen, die dem Stand der Technik entsprechen, als auch um innovative Anwendungen von Geotextilien in Deichen.

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.

Auf dem Gelände der ehemaligen Reemtsma Zigarettenfabrik in Berlin-Schmargendorf entsteht derzeit das Gewerbehöfequartier GoWest – ein zukunftsorientierter nachhaltiger Gewerbestandort nach historischem Berliner Vorbild. Auf einer Fläche von ca. 50.000 m² entstehen zwölf Gewerbehöfe mit bis zu sechs Obergeschossen. Das gesamte Quartier wird vollflächig 3-geschossig unterkellert. Die Sicherung der 14 m tiefen Baugrube erfolgt mit einer Stahlbetonschlitzwand in Verbindung mit einem vorgesetzten Trägerbohlverbau. Die Stahlbetonschlitzwand dient im Endzustand als Außenwand der geplanten Untergeschosse. Bei der Baugrubenplanung und der Dokumentation der Bauausführung kommt ein mittels Reality Capturing erstelltes digitales 3D-Drohnenmodell des Baufeldes zum Einsatz. Die Anwendungsmöglichkeiten eines solchen Modells werden in diesem Beitrag dargelegt.

Im Bahnbau werden meist Tragschichten aus ungebundenem grobkörnigem Material zwischen dem anstehenden Untergrund und der Schotterbettung eingebaut. Diese können zusätzlich verstärkt werden. Dazu werden Geokunststoffe, insbesondere Geogitter, eingesetzt, um das Trag- und Systemverhalten zu verbessern. Die bisherige Reduzierung der Tragschichtdicke infolge der Geogittereinlage folgt empirischen Ansätzen. Mittels experimenteller Untersuchungen soll der Einfluss des Geogitters auf das Tragverhalten einer Tragschicht quantifiziert werden. Die Untersuchung erfolgt anhand eines skalierten Aufbaus des Tragschicht- und Geogittermaterials. Es wurden sowohl monotone als auch zyklische Triaxialversuche durchgeführt, um zum einen das Verhalten bis zum Bruchzustand und zum anderen das Verhalten unter zyklischen Lasten abzubilden. Bei den monotonen Triaxialversuchen wurden die Probekörper bis zum Bruch abgeschert. Hierbei konnte der positive Einfluss der Geogitter im Vergleich zu den unbewehrten Probekörpern quantifiziert werden. Da die In-situ-Beanspruchungen überwiegend im Gebrauchslastbereich liegen und somit der Versagenszustand nicht erreicht wird, jedoch die Beanspruchung einer hohen Lastwechselanzahl folgt, wurden zyklische Triaxialversuche angeschlossen. Dabei wurden die Probekörper zyklisch belastet, um den Einfluss des Geogitters auf die Verformungsakkumulation zu untersuchen. Im Ergebnis konnte eine Reduzierung der Verformungsakkumulation durch das Geogitter nachgewiesen werden.

Die Abnutzung von Werkzeugen kann insbesondere im Spezialtief- und Tunnelbau einen relevanten Kostenfaktor darstellen, der möglichst bereits vor Bauausführung prognostizierbar gemacht werden soll. Dabei sind jedoch unterschiedliche Faktoren, etwa das Verschleißpotenzial des Baugrunds, die Werkzeugeigenschaften, aber auch die Baumethode, die Ausführungsbedingungen sowie weitere Projektgegebenheiten zu berücksichtigen. Der DGGT-Arbeitskreis 1.11 „Verschleiß und Verklebung“ arbeitet an Empfehlungen, u. a. zur Bewertung des Verschleißpotenzials von Lockergestein. In diesem Zusammenhang wurden mehrere Indexversuche identifiziert, die zur Bestimmung der Abrasivität von Böden herangezogen werden können, wobei jedoch zu berücksichtigen ist, dass Laborergebnisse nicht immer die realen Baugrundverhältnisse widerspiegeln. Die vorgestellten Versuchsmethoden decken unterschiedliche Korngrößenbereiche ab, eine Kombination der Versuche ermöglicht die Charakterisierung der Abrasivität von weitgestuften und gemischtkörnigen Lockergesteinen.

Die Baugrundsituation im Innenstadtbereich von Frankfurt am Main ist durch überkonsolidierte Tone und Tonmergel des Tertiärs gekennzeichnet, in die Kalksteinbänke und Sandlagen eingeschaltet sind, deren Mächtigkeit standortabhängig starken Schwankungen unterliegt. In einem Forschungsvorhaben wurde das zeitabhängige Materialverhalten dieser tertiären Tone, die die Verformungen von Bauwerken maßgeblich prägen, in einem umfassenden Laborversuchsprogramm untersucht und ein Parametersatz für das visko-hypoplastische AVISA-Modell bestimmt. In diesem Beitrag werden die dabei für die tertiären Frankfurter Tone gewonnenen Erkenntnisse zusammengefasst. Zudem wird ein Konzept vorgeschlagen, mit dem die Systemdurchlässigkeit und die Systemsteifigkeit der heterogenen tertiären Schichten unter Berücksichtigung eingelagerter Kalksteinbänke und Sandlagen realitätsnah in 3D-gekoppelten Strömungs-Verformungs-Berechnungen mit der Finite-Elemente-Methode abgebildet werden kann.

Zum Titelbild: Herzblut auf zwei Bühnen: Geoservice Engineering (GSE) erstellt in Chavdar, Bulgarien eine Dichtwand um ein Absetzbecken einer örtlichen Kupfermine. Dafür setzen die bulgarischen Profis für Bodentechnologien das Ramm- und Bohrgerät LRB 355.1 von Liebherr ein. Als leidenschaftlicher Rockmusiker und CTO des Unternehmes weiß Anton Sariev, was beide Welten verbindet: „Du brauchst Hingabe und das richtige Equipment für eine erfolgreiche Performance.“ Die 12 km lange Dichtwand um das Absetzbecken soll einen Wasseraustritt verhindern. Für die Erstellung hat GSE das LRB 355.1 mit Dreifach-Mischgestänge im Einsatz. „Das Bodenmischverfahren ist in diesem speziellen Fall jeder anderen Technik überlegen. Aus wirtschaftlicher und ökologischer Sicht hat die Verwendung von einheimischem Material als Baustoff definitiv positive Auswirkungen,“ erklärt Anton Sariev.

(Foto: Liebherr) Bericht siehe S. A6f