Aktuelle Forschung in der Bodenmechanik 2015 Tagungsband zur 2. Deutschen Bodenmechanik Tagung, [am 19. Mai 2015], Bochum

Die Deutsche Bodenmechanik Tagung etabliert sich nach ihrer gelungenen Auftaktveranstaltung vor zwei Jahren zum Forum für fachlichen Austausch und zur Diskussion aktueller Fragestellungen. Der vorliegende zweite Tagungsband behandelt diese aktuellen Themen: „Stoffgesetze und Materialverhalten", „Boden als Mehrphasensystem" und „Anwendungsbezogene Herausforderungen in der Bodenmechanik". Die Tagung wurde vom Lehrstuhl für Grundbau, Boden- und Felsmechanik der Ruhr-Universität Bochum in Kooperation mit dem Lehrstuhl Baugrund-Grundbau der TU Dortmund veranstaltet. Sie fand unter der Schirmherrschaft der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik (DGGT) an der Ruhr- Universität in Bochum statt. Vorwort 5 Inhaltsverzeichnis 7 Curriculum Vitae Heinz Brandl 13 Kapitel 1 Vom Grundbau zur Bodenmechanik – von der Bodenmechanik zur Geotechnik 15 1.1 Einleitung 15 1.2 Historische Bemerkungen zur Bodenmechanik 16 1.3 Geotechnik - ein zeitgemäßer Sammelbegriff 24 1.3.1 Historisches 24 1.3.2 Risken in der Geotechnik und geotechnisches Risikomanagement 27 1.4 Theorie und Praxis 31 1.5 Summary 34 Literaturverzeichnis 34 Curriculum Vitae Andrew N. Schofield 37 Teil I Stoffgesetze und Materialverhalten 39 Kapitel 2 Lagrange-Euler Formulierungen in der Bodenmechanik 40 2.1 Einleitung 40 2.2 Kontinuumsmechanische Modellierung 43 2.2.1 Kinematik und Bilanzgleichungen 43 2.2.2 Modellierung des Bodens 45 2.3 Lagrange-Euler Methoden 47 2.3.1 SALE Methoden 48 2.3.2 MMALE Methoden 50 2.3.3 CEL Methoden 52 2.4 Numerische Implementierung 53 2.5 Schlussfolgerungen und Ausblick 54 Literaturverzeichnis 55 Kapitel 3 New findings regarding the behaviour of soils under cyclic loading 58 3.1 Introduction 58 3.2 Erasure of the memory of cyclic preloading history 59 3.3 Multiple polarization changes 63 3.4 Influence of sample preparation method (initial fabric) 69 3.5 Summary and conclusions 75 References 76 Kapitel 4 Numerical simulation of deep and shallow energy storage systems in rock salt 79 4.1 Introduction 79 4.2 Rock salt behaviour 82 4.2.1 Creep behaviour of rock salt 82 4.2.2 Material parameters identification 82 4.2.3 Dilation criterion 83 4.3 Numerical model of cavern 85 4.3.1 Geometry 85 4.3.2 Initial stress 87 4.3.3 Internal pressure of cavern 87 4.4 Results and discussion 88 4.5 Conclusion 92 References 93 Kapitel 5 Bestimmung der Porenzahl aus Drucksondierungen 94 5.1 Einleitung 95 5.2 Interpretationsmethode der Drucksondierung 96 5.2.1 Hohlraumaufweitung 96 5.2.2 Methode und Stoffmodell 97 5.3 CPTU-Laborversuche 99 5.3.1 Versuchsanlage 99 5.3.2 Versuchsablauf und Auswertung 100 5.4 Versuchsergebnisse und Kalibrierfaktoren 102 5.4.1 Versuchsmaterialien und Stoffmodellparameter 102 5.4.2 Sondier- und Zustandsgrößen 103 5.4.3 Formfaktoren 104 5.5 Zusammenfassung und Ausblick 108 Literaturverzeichnis 108 Kapitel 6 Materialverhalten von gefrorenem Sand aus Triaxialversuchen an kubischen Proben 110 6.1 Einleitung 110 6.2 Elasto-viskoplastisches Stoffmodell 111 6.3 Beschreibung der durchgeführten Versuche 114 6.3.1 Material 114 6.3.2 Versuchstechnik 114 6.3.3 Versuchsablauf 115 6.4 Versuchsergebnisse und Interpretation 116 6.5 Schlussfolgerungen und Ausblick 118 Literaturverzeichnis 126 Teil II Boden als Mehrphasensystem 127 Kapitel 7 Soil modelling considering the influence of gas inclusions in pore water below the piezometric line - a short introduction 128 7.1 Introduction 128 7.2 Compressibility of pore water with gas inclusions 129 7.3 Consolidation analysis considering compressible pore water - theoretical background 131 7.3.1 Constant water-gas compressibility 132 7.3.2 Pressure-dependent water-gas compressibility 133 7.4 Geotechnical applications 134 7.4.1 Effects of rapid water level drawdown on the stability of banks and bottom in rivers and canals 135 7.4.2 Retaining Walls 137 7.4.3 Slope stability 138 7.4.4 Dam under rapid drawdown conditions 142 7.5 Summary and future perspective 144 References 146 Kapitel 8 Untersuchung der metastabilen Struktur teilgesättigter Böden 148 8.1 Einführung in die Thematik 148 8.2 Untersuchung der Bodenstruktur 150 8.3 Geochemische Untersuchungen 153 8.4 Hydrokonsolidationsverhalten bei statischer Belastung 154 8.5 Empirisch-deduktive Prognosemethode 156 8.6 Zusammenfassung 158 Literaturverzeichnis 159 Kapitel 9 Gekoppelte strukturelle Veränderungen in schrumpfenden, verdichteten Tonen und deren dielektrische Eigenschaften 161 9.1 Einleitung 162 9.2 Materialbeschreibung und Probenvorbereitung 163 9.3 Versuchsausstattung und Durchführung 164 9.3.1 Freie Schrumpfversuche und Saugspannungsversuche 164 9.3.2 Dielektrische Untersuchungen 166 9.4 Ergebnisse und Diskussion 167 9.4.1 Freie Schrumpfversuche und Saugspannungsversuche 167 9.4.2 Dielektrische Untersuchungen 170 9.5 Fazit 173 Literaturverzeichnis 174 Kapitel 10 ISA: A constitutive model for deposited sand 175 10.1 Introduction 175 10.2 Reference model formulation 177 10.2.1 Intergranular strain evolution equation 177 10.2.2 Mechanical model formulation 179 10.3 Extension to consider inherent fabric 184 10.4 Material parameters 187 10.5 Numerical implementation 188 10.6 Simulations of element test with Karlsruhe fine sand 188 10.7 Final remarks 192 References 192 Teil III Anwendungsbezogene Herausforderungen in der Bodenmechanik 194 Kapitel 11 Anforderungen an die bodenmechanische Modellbildung in der Baupraxis 195 11.1 Einleitung 195 11.2 Reduktion der Scherparameter (φ-c-Reduktion) zur numerischen Bestimmung der Standsicherheit 196 11.2.1 Grundlagen der φ-c-Reduktion 196 11.2.2 Beispiel 1: Böschung ohne äußere Last 197 11.2.3 Beispiel 2: Böschung mit äußerer Last 200 11.2.4 Diskussion der φ-c-Reduktion 202 11.3 Numerische Probebelastungen zur Bestimmung der Standsicherheit 203 11.3.1 Grundlagen der numerischen Probebelastung 203 11.3.2 Beispiel einer numerischen Probebelastung 204 11.3.3 Diskussion der numerischen Probebelastung 206 11.4 Kalibrierung numerischer Modelle 207 11.4.1 Grundlagen der Kalibrierung 207 11.4.2 Beispiel zur Kalibrierung numerischer Modelle 207 11.5 Zusammenfassung 211 Literaturverzeichnis 211 Kapitel 12 Untersuchungen zum Ansatz der Baugrundsteifigkeit bei der gesamtdynamischen Berechnung von WEA 214 12.1 Einleitung 215 12.2 Generelle Grundlagen zur Auslegung von WEA-Strukturen 215 12.2.1 Anregung und Nachweise 215 12.2.2 Angaben in den Regelwerken und Richtlinien 217 12.2.3 Bodenkennwerte 218 12.2.4 Übliches Vorgehen in der Praxis 219 12.3 Numerisches Modell zur Berechnung der Boden-Bauwerkinteraktion 221 12.3.1 Modellaufbau 221 12.3.2 Verfahren der äquivalenten Steifigkeit 222 12.3.3 Einfluss der Steifigkeitsreduktion 223 12.4 Parameterstudie 224 12.4.1 Drehfederabnahmefaktor 224 12.4.2 Untersuchte Systeme 224 12.5 Empfehlung für die Ermittlung der Gründungssteifigkeit 225 Literaturverzeichnis 227 Kapitel 13 Unterwasserböschungen in kohäsionslosen Böden unter Wellenbeanspruchung 228 13.1 Einführung 228 13.2 Beanspruchung 229 13.3 Versagens- und Verhaltensmechanismen infolge Wellenbeanspruchung 230 13.3.1 Bruchversagen 231 13.3.2 Verflüssigungsversagen 231 13.3.3 Stand der Forschung 232 13.4 Numerische Simulationen 233 13.4.1 Geometrie, Netz und Stoffmodell 234 13.4.2 Lasten, Rand- und Anfangsbedingungen 236 13.4.3 Simulationsabfolge 236 13.4.4 Ergebnisse 236 13.4.5 Diskussion 239 13.5 Modellversuche im Wellenkanal 240 13.5.1 Versuchsstand 240 13.5.2 Versuchsdurchführung 242 13.6 Zusammenfassung und Ausblick 243 Literaturverzeichnis 243 Kapitel 14 Geologische CO2-Speicherung: Vergleich unterschiedlicher Kopplungsansätze für die hydraulische Reaktivierung von Störzonen 245 14.1 Einleitung 245 14.2 Beschreibung des Speichermodells 247 14.3 Vergleich unterschiedlicher hydro-mechanischer Kopplungen 249 14.4 Neuer Ansatz für eine H-M Kopplung 254 14.5 Fazit und Ausblick 259 Literaturverzeichnis 259 Front Matter....Pages 1-13 Vom Grundbau zur Bodenmechanik – von der Bodenmechanik zur Geotechnik....Pages 3-26 Front Matter....Pages 27-27 Lagrange-Euler Formulierungen in der Bodenmechanik....Pages 29-46 New findings regarding the behaviour of soils under cyclic loading....Pages 47-67 Numerical simulation of deep and shallow energy storage systems in rock salt....Pages 69-83 Bestimmung der Porenzahl aus Drucksondierungen....Pages 85-100 Materialverhalten von gefrorenem Sand aus Triaxialversuchen an kubischen Proben....Pages 101-117 Front Matter....Pages 119-119 Soil modelling considering the influence of gas inclusions in pore water below the piezometric line - a short introduction....Pages 121-140 Untersuchung der metastabilen Struktur teilgesättigter Böden....Pages 141-153 Gekoppelte strukturelle Veränderungen in schrumpfenden, verdichteten Tonen und deren dielektrische Eigenschaften....Pages 155-168 ISA: A constitutive model for deposited sand....Pages 169-187 Front Matter....Pages 189-189 Anforderungen an die bodenmechanische Modellbildung in der Baupraxis....Pages 191-209 Untersuchungen zum Ansatz der Baugrundsteifigkeit bei der gesamtdynamischen Berechnung von WEA....Pages 211-224 Unterwasserböschungen in kohäsionslosen Böden unter Wellenbeanspruchung....Pages 225-241 Geologische CO 2 -Speicherung: Vergleich unterschiedlicher Kopplungsansätze für die hydraulische Reaktivierung von Störzonen....Pages 243-258 Die Deutsche Bodenmechanik Tagung etabliert sich nach ihrer gelungenen Auftaktveranstaltung vor zwei Jahren zum Forum für fachlichen Austausch und zur Diskussion aktueller Fragestellungen. Der vorliegende zweite Tagungsband behandelt diese aktuellen Themen: {u201E}Stoffgesetze und Materialverhalten", {u201E}Boden als Mehrphasensystem" und {u201E}Anwendungsbezogene Herausforderungen in der Bodenmechanik". Die Tagung wurde vom Lehrstuhl für Grundbau, Boden- und Felsmechanik der Ruhr-Universität Bochum in Kooperation mit dem Lehrstuhl Baugrund-Grundbau der TU Dortmund veranstaltet. Sie fand unter der Schirmherrschaft der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik (DGGT) an der Ruhr- Universität in Bochum statt