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Modellierung der Stützdruckübertragung bei Bentonit-Suspensionen mithilfe eines hybriden Ansatzes
Im Rahmen der Stützdruckberechnung einer flüssigkeitsgestützten Erdwand bei der Herstellung von Schlitzwänden oder beim maschinellen Tunnelvortrieb in Lockergestein sind folgende Nachweise zu erbringen: (1) Der vorhandene Flüssigkeitsdruck muss ausreichend groß sein, dass die Ausbildung eines räumlichen Bruchkörpers mit ausreichender Sicherheit ausgeschlossen werden kann (Nachweis der sogenannten äußeren Standsicherheit). (2) Die Größe der Fließgrenze der Stützflüssigkeit ist so festzulegen, dass es zu keinem Abgleiten von Einzelkörnern, Korngruppen oder dünnen Bodenschollen kommt (Nachweis der sogenannten inneren Standsicherheit). Beide Nachweise sind in DIN 4126: 2012-02 für Schlitzwände geregelt und basieren prinzipiell - wie in Normen üblich - auf Annahmen, die auf der sicheren Seite liegen. Neue Erkenntnisse weisen jedoch darauf hin, dass die zusätzlichen Sicherheiten beim Nachweis der inneren Standsicherheit in hohem Maße von den Bodeneigenschaften abhängig sind. Der vorliegende Beitrag zielt darauf ab, Verantwortliche zu sensibilisieren, in der Praxis häufig anzutreffende Unterschreitungen der eigentlich erforderlichen Fließgrenze ernst zu nehmen, da zusätzliche, normativ bedingte Reserven bezüglich des Sicherheitsniveaus gerade in ohnehin problematischen Böden wie Kiesen (d. h. stark und sehr stark wasserdurchlässigen Böden im Sinne von DIN 18130-1: 1998-05) praktisch nicht vorhanden sind. Umgekehrt kann in mäßig durchlässigen, sandigen Böden ein im Vergleich zum normgerechten Nachweis der inneren Standsicherheit tatsächlich höheres Sicherheitsniveau begründet werden. Auf Grundlage der hier beschriebenen Suspensions-Eindringversuche konnte aufgezeigt werden, dass das Sicherheitsniveau bezüglich der inneren Standsicherheit von flüssigkeitsgestützten Erdwänden nach DIN 4126: 2012-02 bei Verwendung von gebrauchten, regenerierten Suspensionen in stärkerem Maße von der Kornverteilung des zu stützenden Bodens abhängig ist als bisher angenommen: In sandigen Böden sind große zusätzliche Sicherheiten vorhanden - nicht aber in Kiesen, die ohnehin bezüglich der Flüssigkeitsstützung als schwierig anzusehen sind. Im Ergebnis sind in der Praxis häufig anzutreffende Unterschreitungen der rechnerisch erforderlichen Fließgrenze τF insbesondere in den letztgenannten stark und sehr stark wasserdurchlässigen Böden im Sinne von DIN 18130: 1998-05 ernst zu nehmen. Daher sollten diese im Rahmen der Qualitätssicherung auch häufiger als einmal je Schlitz bzw. Vortrieb (insbesondere bei langsamem Arbeitsfortschritt) mittels Kugelharfe geprüft und dokumentiert werden. Ausdrücklich sei an dieser Stelle erwähnt, dass das normative Sicherheitsniveau prinzipiell ausreichend ist und somit keine Anpassungen der DIN 4126: 2012-02 erforderlich sind. Jedoch sollte nach Auffassung der Autoren der Nachweis der inneren Standsicherheit anhand von "positiven Erfahrungen ... in gleichartigen oder ungünstigeren Böden" (siehe DIN 4126: 2012-02, Abschnitt 5.3 bzw. DIN EN 1538: 2000-07) kritischer als bisher betrachtet werden und nicht im Zweifelsfall gewissermaßen standardmäßig als Ersatz für den .exakten" rechnerischen Nachweis der inneren Standsicherheit herangezogen werden. Umgekehrt kann aus den Erkenntnissen auch geschlossen werden, dass in Abhängigkeit von den jeweiligen Kornverteilungen der zu stützenden Böden und der Suspensionsbeladung häufig auch eine geringere Eindringtiefe der Suspension erwartet werden kann, was bei der Ermittlung des wirksamen Stützdrucks im Rahmen des Nachweises der äußeren Standsicherheit genutzt werden kann. Dann muss jedoch die Feststoffbeladung der Suspension bezüglich Korngröße d85 und Dichte genauso geprüft werden wie die Fließgrenze.
Modellierung der Stützdruckübertragung bei Bentonit-Suspensionen mithilfe eines hybriden Ansatzes
Im Rahmen der Stützdruckberechnung einer flüssigkeitsgestützten Erdwand bei der Herstellung von Schlitzwänden oder beim maschinellen Tunnelvortrieb in Lockergestein sind folgende Nachweise zu erbringen: (1) Der vorhandene Flüssigkeitsdruck muss ausreichend groß sein, dass die Ausbildung eines räumlichen Bruchkörpers mit ausreichender Sicherheit ausgeschlossen werden kann (Nachweis der sogenannten äußeren Standsicherheit). (2) Die Größe der Fließgrenze der Stützflüssigkeit ist so festzulegen, dass es zu keinem Abgleiten von Einzelkörnern, Korngruppen oder dünnen Bodenschollen kommt (Nachweis der sogenannten inneren Standsicherheit). Beide Nachweise sind in DIN 4126: 2012-02 für Schlitzwände geregelt und basieren prinzipiell - wie in Normen üblich - auf Annahmen, die auf der sicheren Seite liegen. Neue Erkenntnisse weisen jedoch darauf hin, dass die zusätzlichen Sicherheiten beim Nachweis der inneren Standsicherheit in hohem Maße von den Bodeneigenschaften abhängig sind. Der vorliegende Beitrag zielt darauf ab, Verantwortliche zu sensibilisieren, in der Praxis häufig anzutreffende Unterschreitungen der eigentlich erforderlichen Fließgrenze ernst zu nehmen, da zusätzliche, normativ bedingte Reserven bezüglich des Sicherheitsniveaus gerade in ohnehin problematischen Böden wie Kiesen (d. h. stark und sehr stark wasserdurchlässigen Böden im Sinne von DIN 18130-1: 1998-05) praktisch nicht vorhanden sind. Umgekehrt kann in mäßig durchlässigen, sandigen Böden ein im Vergleich zum normgerechten Nachweis der inneren Standsicherheit tatsächlich höheres Sicherheitsniveau begründet werden. Auf Grundlage der hier beschriebenen Suspensions-Eindringversuche konnte aufgezeigt werden, dass das Sicherheitsniveau bezüglich der inneren Standsicherheit von flüssigkeitsgestützten Erdwänden nach DIN 4126: 2012-02 bei Verwendung von gebrauchten, regenerierten Suspensionen in stärkerem Maße von der Kornverteilung des zu stützenden Bodens abhängig ist als bisher angenommen: In sandigen Böden sind große zusätzliche Sicherheiten vorhanden - nicht aber in Kiesen, die ohnehin bezüglich der Flüssigkeitsstützung als schwierig anzusehen sind. Im Ergebnis sind in der Praxis häufig anzutreffende Unterschreitungen der rechnerisch erforderlichen Fließgrenze τF insbesondere in den letztgenannten stark und sehr stark wasserdurchlässigen Böden im Sinne von DIN 18130: 1998-05 ernst zu nehmen. Daher sollten diese im Rahmen der Qualitätssicherung auch häufiger als einmal je Schlitz bzw. Vortrieb (insbesondere bei langsamem Arbeitsfortschritt) mittels Kugelharfe geprüft und dokumentiert werden. Ausdrücklich sei an dieser Stelle erwähnt, dass das normative Sicherheitsniveau prinzipiell ausreichend ist und somit keine Anpassungen der DIN 4126: 2012-02 erforderlich sind. Jedoch sollte nach Auffassung der Autoren der Nachweis der inneren Standsicherheit anhand von "positiven Erfahrungen ... in gleichartigen oder ungünstigeren Böden" (siehe DIN 4126: 2012-02, Abschnitt 5.3 bzw. DIN EN 1538: 2000-07) kritischer als bisher betrachtet werden und nicht im Zweifelsfall gewissermaßen standardmäßig als Ersatz für den .exakten" rechnerischen Nachweis der inneren Standsicherheit herangezogen werden. Umgekehrt kann aus den Erkenntnissen auch geschlossen werden, dass in Abhängigkeit von den jeweiligen Kornverteilungen der zu stützenden Böden und der Suspensionsbeladung häufig auch eine geringere Eindringtiefe der Suspension erwartet werden kann, was bei der Ermittlung des wirksamen Stützdrucks im Rahmen des Nachweises der äußeren Standsicherheit genutzt werden kann. Dann muss jedoch die Feststoffbeladung der Suspension bezüglich Korngröße d85 und Dichte genauso geprüft werden wie die Fließgrenze.
Modellierung der Stützdruckübertragung bei Bentonit-Suspensionen mithilfe eines hybriden Ansatzes
Thienert, Christian (author)
2014
10 Seiten, Bilder, Quellen
Conference paper
German
Spannungs-Verformungs-Verhalten erhärteter Bentonit-Zement-Suspensionen
Tema Archive | 1999
|Tosbeckenoptimierung mithilfe eines hybriden Modells
HENRY – Federal Waterways Engineering and Research Institute (BAW) | 2013
|Untersuchungen zum Absetzverhalten von Bentonit-Zement-Suspensionen
Online Contents | 2000