Forschung - Forschungsprojekte

„Explodierender Deich“: Experimentelle Untersuchungen zur Bodenverflüssigung

Forschungsprojekt des Fachgebietes Wasserbau und Hydraulik

zurück zu allen Forschungsprojekten

Kurzbeschreibung

Hintergund

Die GIP Grundwasser-Ingenieurbau-Planung GmbH Dresden hat ein FuE-Projekt zum Thema Bodenverflüssigung initiiert. Die im Rahmen des FuE-Projekts „Entwicklung eines praxisnahen Prognose- und Visualisierungstools zur Abbildung des thixotropen Verhaltens von granularen Böden während der temporären und örtlichen Verflüssigung“ entwickelten physikalischen Gleichungen und das aufgestellte Stoffmodell sollen in ein geeignetes numerisches Berechnungsprogramm überführt werden.

Das Projekt ist als Nachfolgeprojekt zu einem bereits abgeschlossenen Forschungsprojekt ausgelegt worden und beinhaltet unter anderem die Durchführung wasserbaulich-geotechnischer Versuche an einem Deichmodell im halbtechnischen Maßstab.

Die Verifizierung eines bereits entwickelten Berechnungsmodells erfolgt an 2-dimensionalen Böschungsformen anhand von physikalischen Versuchen. Dazu sollen in der Versuchsrinne des Wasserbaulichen Forschungslabors der TU Darmstadt Modellversuche an einem Deichausschnitt durchgeführt werden. Die experimentell beobachteten Böschungs-/Bodenbewegungen der Modellversuche werden anschließend mit den berechneten Böschungs-/Bodenbewegungen bezüglich ihrer zeitlichen und örtlichen Zustandsänderungen verglichen. Das Ziel ist eine erfolgreiche Auswertung und Beurteilung des entwickelten Prognose- und Simulationstools zur Simulation von gravitativen Massenbewegungen infolge Bodenverflüssigung unter Berücksichtigung des thixotropen Verhaltens des Bodens.

Wasserbaulich-geotechnische Versuche

An der TU Darmstadt ist eine für die Durchführung der physikalischen Versuche geeigneten Tiefrinne mit einer Tiefe von 3 m, einer Länge von 30 m und einer Breite von 0,75 m vorhanden. Diese eignet sich für morphodynamische Untersuchungen. Die Befüllung dieser Rinne ist vergleichsweise einfach vom Hallenboden aus möglich und die bereichsweise gegebene, seitliche Verglasung gewährleistet die visuelle Beobachtung der Massenumlagerungen während der Versuchsdurchläufe.

Der Versuchsaufbau und die Versuchsdurchführungen im wasserbaulichen Forschungslabor sollen das realitätsnahe Verhalten teilweise wassergesättigter, locker gelagerter Granulate während der örtlichen Verflüssigung bestmöglich abbilden.

Um die relevanten Systemgrößen und die das Fließverhalten beschreibenden Parameter zu erfassen, ist eine sorgfältige Erstellung des Messkonzepts erforderlich. In der Planung müssen neben versuchslogistischer Anforderungen auch die Befüllung, Vorbereitung (Aufbau der Schichten und gegebenenfalls teilweise Verdichtung) und Entnahme der entsprechenden Materialen aus der Versuchsanlage berücksichtigt werden. Die Befüllung und Vorbereitung muss dabei so erfolgen, dass die Bodenverhältnisse denen der Deichsysteme hinreichend genau entsprechen.

Skizze des Deichaufbaus
Skizze des Deichaufbaus

Die entsprechend benötigte Sensorik wird von einem vorgelagerten FuE-Projekt übernommen und von der GIP bereitgestellt.

In der Tiefrinne des wasserbaulichen Forschungslabors der TUDa sollen Versuche mit jeweils eingebauten Deichkörpern durchgeführt werden. Im Rahmen der Versuche sollen die eingebauten Deiche bis zu einer teilweisen oder gar vollständigen Bodenverflüssigung hydraulisch belastet werden. Die dabei gewonnenen Daten sollen im Forschungsprojekt weiterverarbeitet werden, um bspw. numerische Prozesssimulationen kalibrieren oder validieren zu können.

Projektbearbeitung

Projektpartner/innen

Grundwasser-Zentrum Dresden

GIP Dresden