Weiterbildendes Studium >>Wasser + Umwelt - Bauhaus

Bauhaus - Universität Weimar
Weiterbildendes Studium
Masterarbeit von Johann Ludwig Wagner zum Thema:
Suffosionsstabilität von weitgestuften rolligen Böden
- Ansätze und deren Grenzen der Anwendbarkeit -
>>Wasser + Umwelt<<
Problemstellung
und Begriffsbestimmung
Fakultät Bauingenieurwesen
Erdbauwerke, die eine Durchströmung oder Durchsickerung erfahren,
unterliegen der Gefahr, dass feinere Kornfraktionen, die die
Skelettfüllung darstellen durch die Strömungskraft des Wassers
mobilisiert und im vorhandenen Porenraum umgelagert bzw.
abtransportiert werden. Dieser Vorgang wird als SUFFOSION
bezeichnet. Das tragende Erdstoffskelett wird dabei nicht unbedingt
verändert.
Besonders anfällig für Suffosion sind Böden mit einer sehr flachen d.
h. weitgestuften Korngrößenverteilung.
Innere Suffosion
Äußere Suffosion
Kontaktsuffosion
Die Äußere Suffosion findet an der freien Oberfläche
eines Erdkörpers, oder an der Grenzfläche von
Erdstoffen und Gewässern (Gewässersohlen) statt.
Sie verursacht oder beschleunigt die innere
Suffosion.
Kontaktsuffosion kann im Kontaktbereich zweier
unterschiedlich zusammengestzter Lockergesteine
stattfinden. Dabei wandern die bewegten Teilchen
eines feineren Erdstoffes in die Poren des
gröberen, wo der Vorgang als innere Suffosion
seine Fortsetzung findet. Es kann jedoch auch sein,
dass die Teilchen sich im gröberen Erdstoff
festsetzen, man spricht dann von Kolmatation.
Arten der Suffosion
Die innere Suffosion findet statt im Inneren nichtbindiger
Lockergesteine. Sie dauert nur kurze Zeit an. Die
Transportwege der bewegten Teilchen sind begrenzt,
wenn die innere Suffosion nicht durch äußere oder
Kontaktsuffosion eingeleitet oder aufrechterhalten wird.
Die suffosiven Partikel werden in Richtung der
Wasserströmung ausgetragen. Das Korngerüst der
groben Partikel bleibt dabei in seiner Lage erhalten.
Sie findet unabhängig von der Richtung der
unterirdischen Wasserbewegen statt.
Geometrie der Körner
- Korngröße und deren Verteilung
- Form der Körner
geometrisches Kriterium
Geometrie der Poren
- Porengröße und deren Verteilung
- Form der Poren
geometrisches Kriterium
Mechanische Eigenschaften
- Lagerungsdichte
- Innere Reibung
- Rauhigkeit der Kornoberfläche
- Kohäsion
geometrisches Kriterium
- Hydraulischer Gradient
- Filtergeschwindigkeit
- Winkel zwischen Fließrichtung und Erdschwere
- Physikalische Eigenschaften der Flüssigkeit
hydraulisches Kriterium
Einflussfaktoren auf die
Suffosion
Hydraulische Eigenschaften
geometrisches Kriterium erfüllt
ja
Suffosionskriterien
Die Bestimmung der Suffosionsstabilität von Erdstoffen erfolgt mit den sog.
Suffosionskriterien. Es wird zwischen geometrischen und hydraulischen Kriterien
unterschieden. Mit den geometrischen Kriterien wird ein Boden dahingehend
untersucht, ob überhaupt aufgrund der geometrischen Bedingungen des Korngerüstes
eine Partikelbewegung stattfinden kann. Erst, wenn dies der Fall ist, wird mit den
hydraulischen Kriterien überprüft, ob der hydraulische Gradient der Durchströmung
ausreicht, "freie" Partikel aus dem Korngerüst auszutragen.
nein
Boden ist suffosionssicher
ja
hydraulisches Kriterium erfüllt
nein
Boden ist nicht suffosionssicher
geometrische Suffosionskriterien
Zusammenstellung der
existierenden Kriterien
hydraulische Suffosionskriterien