Technische Universität München
Lehrstuhl für
Ingenieurgeologie
Bestimmung der Scherfestigkeit
an
veränderlich festen Gesteinen in Hinblick
auf
Hangbewegungsphänomene
-geotechnische, geologische und ingenieurgeologische Aspekte-
Philipp
S.
Holzhauser
Vollständiger Abdruck der von der Fakultät für Bauingenieur- und
Vermessungswesen der Technischen Universität München zur Erlangen
des akademischen Grades eines
Doktors der Naturwissenschaften
genehmigten
(Dr.
rer.
Dissertation.
Vorsitzender:
Univ.-Prof.
Prüfer der Dissertation:
1.
Dr.-Ing
M.
Schilcher
Univ.-Prof. Dr.
rer.
nat.
K. Thuro
2. Univ.-Prof. Dr.
rer.
nat.
J.
Friedrich-Alexander-Universität
Die Dissertation wurde
München
nat.)
am
04.03.2010 bei
der
Röhn,
Erlangen-N(Irnberg
Technischen Universität
und durch die Fakultät für
eingereicht
BauingenieurVermessungswesen am 01.06.2010 angenommen.
und
Inhaltsverzeichnis
V
INHALTSVERZEICHNIS
Seite
1
EINLEITUNG
1
2
VORGEHEN
2
3
VERÄNDERLICH FESTE GESTEINE
2
3.1
Verwitterung
3.2
Zerfall
4
4
BESTIMMUNG DER SCHERFESTIGKEIT
5
4.1
Allgemeines
5
4.2
Versuchsbeschreibung
6
4.2.1
Rahmenscherversuch
6
4.2.2
Kreisringscherversuche
9
4.3
Anwendung der DIN 18 137-3 bei veränderlich festen Gesteinen
9
5
BEARBEITETE GESTEINE
10
5.1
Opalinuston
10
5.1.1
am
Beispiel der Ton- und Tonmergelsteine
und
3
10
5.1.2.3
petrographische Beschreibung
Herkunft der verwendeten Daten und Einordnung in Verwitterungszonen
Daten des geologischen Dienstes des Landesamtes für Umwelt
Daten von RAZIZADEH (1981)
Daten von Henke & Hiller (1985)
5.2
Eibrunner
5.2.1
Geologische und petrographische Beschreibung
23
5.2.2
Probennahmepunkte und Aufschlüsse
23
5.2.3
Gelände- und Feldbeobachtungen
26
5.2.4
Probenliste
32
5.3
Amaltheenton
33
5.3.1
Geologische und petrographische Beschreibung
33
5.3.2
Probennahmepunkt
34
5.3.3
Probenliste
35
6
VERSUCHSDURCHFÜHRUNG
35
6.1
Probennahme und
35
6.2
Rahmenscherversuch
6.2.1
Prüfkörperherstellung
6.2.2
Versuchsdurchführung
38
6.3
Kreisringscherversuche
39
6.4
Röntgend iffraktometrie
39
5.1.2
5.1.2.1
5.1.2.2
Geologische
11
12
21
21
23
Mergel
Probenlagerung
37
und Probeneinbau
37
Inhaltsverzeichnis
VI
7
Versuchsergebnisse
40
7.1
Opalinuston
40
7.1.1
Mineralbestand
40
7.1.2
Zusammenstellung der gesammelten Scherfestigkeiten
41
7.1.3
Vergleich
43
7.1.4
Scherfestigkeit des Opalinustones
7.1.5
Vergleich der Reibungswinkel mit der Abschätzung Nickmanns (2007)
49
7.2
Eibrunner Mergel
52
7.2.1
Röntgend iffraktometrie
52
7.2.2
Zusammenstellung der Scherversuchsergebnisse
54
7.2.3
55
7.2.4
Interpretation der Scherversuchsergebnisse
Abschliessende Beurteilung der Scherfestigkeiten der Eibrunner Mergel
7.3
Amaltheenton
59
7.3.1
Röntgendiffraktometrie
59
7.3.2
Zusammenstellung der Scherversuchsergebnisse
60
der
Scherfestigkeiten
der
in
Abhängigkeit vom Verwitterungsgrad
48
58
7.3.3
Interpretation
61
7.3.4
Scherfestigkeit des Amaltheentones in Abhängigkeit
8
FÜR DIE DURCHFÜHRUNG VON AUSSAGEKRÄFTIGEN
SCHERVERSUCHEN AN VERÄNDERLICH FESTEN GESTEINEN
64
9
FALLBEISPIELE
66
9.1
Kapfelberger Hangbewegung
9.1.1
Fundumstände
71
9.1.2
Erkundung
72
9.1.2.1
Geländebefunde
72
9.1.2.2
Bohrprogramm
73
9.1.2.3
Untergrundaufbau
74
9.1.3
Zeitzeugenbeschreibung
9.1.4
Variable
9.1.5
Disposition
Scherversuchsergebnisse
vom
Verwitterungsgrad
63
EMPFEHLUNG
Disposition
von
1831
70
76
& auslösendes
Ereignis
und Ablauf der
78
80
9.1.7.2
Hangbewegung
Standsicherheitsberechnung
Weitere Hangbewegungen in der unmittelbaren Umgebung
Hangbewegung der späten 1940er
Rezente Hangbewegung
9.1.8
Weitere gewonnene Erkenntnisse
87
9.1.8.1
Erhöhte
87
9.1.8.2
Mächtigkeit der Eibrunner Mergel
Ausbildung der Reinhausener Schichten
9.2
Fossiler
93
9.3
Große pleistozäne / holozäne
9.3.1
Anhaltspunkte für weitere Hangbewegung
Datierung des Hangbewegungsereignisses
9.1.6
9.1.7
9.1.7.1
9.3.2
9.3.3
präobermiozäner Talzuschub
Bereich der
Hangbewegung
83
85
85
86
90
97
97
98
Hangbewegung Steinbrüche von Kapfeiberg
Aufschlußbeschreibung aus dem Jahr 1892
100
9.3.4
9.3.5
Rekonstruktion des
113
-
mehrphasigen Hangsturzes
103
Inhaltsverzeichnis
10
VII
EXKURS: BAUSTEINE AUS DEN
STEINBRÜCHEN AM
ZIEGELSTADELBERG
120
11
FAZIT
124
12
LITERATURVERZEICHNIS
127
ANHANG A
Schergeraden und Spannungs-Weg-Diagramme ausgewählter Versuche
ANHANG B
Bohrprofile Kapfelberger Hangbewegung
ANHANG C
Röntgendiffraktogramme
Verwendete
Abkürzungen:
vfG
veränderlich feste Gesteine
EM
Eibrunner
XRD
x-ray diffraction
Landesamt für Umwelt
LfU
Mergel
von
1831
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Bestimmung der Scherfestigkeit an veränderlich festen