Bestimmung der Scherfestigkeit an veränderlich festen
Werbung
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
