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13.12.2019 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise (Bild: Darstellung der Süß-/Salzwasserschichtgrenze in küstennahen Gebieten) Die Hydrogeologie ist die Lehre vom Verhalten des Wassers im Untergrund, gleichgültig ob der Aggregatzustand des Wassers fest (vereist), flüssig (Grundwasser) oder gasförmig ist. Die Hydrogeologie erfasst auch das Wechselspiel zwischen Grundwasser und Oberflächenwasser (Vorflut und Uferfiltrat). Wasser bewegt sich im Untergrund im Regelfall innerhalb der Hohlräume der Lockergesteine, … |
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13.12.2019 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise Im vorliegenden Anwendungsfall finden hydrogeologische Untersuchungen insbesondere Anwendung zur Erfassung von…
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13.12.2019 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise Die Kenntnis der ortsspezifischen hydrogeologischen Verhältnisse bestimmt maßgebend die Wahl eines für den jeweiligen Anwendungsfall geeigneten Untersuchungs-, Bau- oder Sanierungsverfahrens. Des Weiteren erlaubt sie in Verbindung mit der anstehenden Bodenstruktur Rückschlüsse auf mögliche Wasserhaltungsmaßnahmen und deren möglichen Folgen, z. B. im Rahmen der Erstellung von Kleinbaugruben bei Reparaturmaßnahmen von außen oder bei der Erneuerung von … |
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13.12.2019 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise (Bild: Grundwasserverhältnisse in geschichteten Baugrund in Anlehnung an [Lauma83] [Bild: S&P GmbH]) Grundwasser ist nach DIN 4049-3 „unterirdisches Wasser, das Hohlräume der Lithosphäre zusammenhängend ausfüllt und dessen Bewegungsmöglichkeit ausschließlich durch die Schwerkraft bestimmt wird“. |
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13.12.2019 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise (Bild: Grundwassersituation im Boden) Das Bild stellt eine normale Grundwassersituation im Boden dar. Man unterscheidet die ungesättigte Bodenzone, in der zwar kein Grundwasser vorhanden ist, aber es zu einer Durchfeuchtung des Bodens durch Niederschlagswasser kommt, sowie den Bereich des Kapillarsaumes, wo je nach Bodenbeschaffenheit es zu einer stärkeren Durchfeuchtung des Bodens kommt. Im Bereich des Grundwasserleiters ist die Bodenzone durchgängig … |
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13.12.2019 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise (Bild: Grundwasserleiter gespannt/ungespannt) Bei Grundwasserstockwerken ist der erste Grundwasserleiter immer ein ungespannter Grundwasserleiter, alle folgenden Grundwasserleiter sind in der Regel gespannte Grundwasserleiter. Während die Druckverhältnisse in ungespannten Grundwasserleitern durch den freien hydrostatischen Druck bestimmt sind und die Fließgeschwindigkeit von hydraulischen Gefälle abhängt, so ist dies im gespannten Grundwasserleitern … |
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13.12.2019 Die Bewegung des ungebundenen Wassers im Lockergestein, die z. B. durch einwirkende Gravitationskräfte oder Konsolidationsvorgänge hervorgerufen werden, vollzieht sich im vorhandenen Porenhohlraum. (Bild: Hohlräume im Lockergestein in Anlehnung an [Hölti96]) (Video: Verteilung des Wassers im Boden) |
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13.12.2019 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise (Bild: Beispielhafter Wasserdruckverlauf infolge des anstehenden Grundwassers) Neben der Größe des wirkenden hydrostatischen Drucks ist die Wasserdurchlässigkeit des Bodens als maßgeblicher Einflussfaktor für eine bautechnische Beurteilung heranzuziehen. Diese ergibt sich aus der Art und dem Zustand des anstehenden Bodens, wobei mögliche Schichtenfolgen, insbesondere solche mit unterschiedlichen Durchlässigkeiten, zu berücksichtigen sind. |
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13.12.2019 Als Maß für die Durchlässigkeit eines Bodens wird der Durchlässigkeitsbeiwert k (auch als kf bezeichnet) herangezogen. Die k-Werte selbst äußerlich gleicher Bodenarten schwanken von Standort zu Standort erheblich. Verantwortlich dafür sind das Bodengefüge, die Lagerungsdichte und der Anteil an Feinstkorn [Herth95]. Aus diesem Grund können diese Werte nur für eine grobe Abschätzung herangezogen werden. Nach DIN 18130-1 unterscheidet man für bautechnische … |
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13.12.2019 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise Überschlagswerte für die Durchlässigkeit verschiedener Bodenarten. (Tabelle: Durchlässigkeitsbeiwerte k für verschiedene Bodenarten [Graßh82]) Durchlässigkeitsbeiwerte in Abhängigkeit der Körnungslinien. (Bild: Durchlässigkeitsbeiwerte in Abhängigkeit der Körnungslinien [LWA89] [FI-Herreb]) |
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13.12.2019 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise Eine genaue Methode zur Bestimmung des k-Wertes für einen bestimmten Bereich eines Grundwasserhorizontes stellt die Durchführung einer Probegrundwasserabsenkung mittels Pumpversuchen in-situ dar [Herth95]. (Bild: Baugrube mit Installation zur Grundwasserabsenkung) Der Entnahmebrunnen einer Probegrundwasserabsenkung muss dieselbe Tiefe aufweisen wie die Brunnen der späteren Grundwasserabsenkungsanlage bzw. der späteren Leitungstrasse, damit alle durchströmten … |
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13.12.2019 (Formel: Berechnung des Durchlässigkeitsbeiwertes k nach dem Gesetz von Darcy) Für die Bemessung und Auslegung bauverfahrenstechnischer Details sollten auch Untersuchungen nach DIN 18130-1 vorgenommen werden. Ihre Auswertung basiert auf der Anwendung des (Filter-)Gesetzes von Darcy und liefert als Ergebnis den Durchlässigkeitsbeiwert k [DIN18130-1:1998]. (Bild: Gebräuchliche Durchlässigkeitsversuche [Soos96] - Versuchsanordnung mit konstantem hydraulischen … |
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13.12.2019 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise (Bild: Einfluss des hydraulischen Gefälles auf den Durchlässigkeitsbeiwert) Das Gesetz von Darcy gilt nicht für grobes Geröll und Grobkies (turbulente Strömung). Das hydraulische Gefälle darf im Versuch nach praktischen Gesichtspunkten gewählt werden, solange das Durchströmungsverhalten dem Fließgesetz von Darcy entspricht (linearer Strömungsbereich) und das Korngefüge nicht verändert sowie durch die Durchströmung keine Konsolidierung oder Schwellung … |
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13.12.2019 In den Fällen, in denen das Durchströmungsverhalten nichtlinear ist, muss das hydraulische Gefälle im Labor den Verhältnissen im Feld angepasst werden. Die Grenzen des linearen Strömungsbereichs können in Abhängigkeit vom mittleren Korndurchmesser grob abgeschätzt werden [DIN18130-1:1998]. (Bild: Einfluss des mittleren Korndurchmessers d auf die Grenzen des linearen Bereichs des Filterströmungsgesetzes) |
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13.12.2019 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise Für eine praktische, schnelle und näherungsweise Bestimmung der Wasserdurchlässigkeit bei genauer Kenntnis der geologischen Verhältnisse sind in der Literatur insbesondere für nichtbindige Lockergesteine einfache mathematische Lösungen zu finden, die zudem ihre Abhängigkeit zur vorhandenen Korngrößenverteilung dokumentieren. Die gebräuchlichsten Formeln sind hier einmal gelistet:
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13.12.2019 Beyer liefert als Lösung seiner ermittelten Zusammenhänge ein schnell handhabbares Nomogramm, aus dem die Wasserdurchlässigkeit für Sande und Kiese direkt abzulesen ist. Bei dieser Methode werden jedoch maßgebende Einflussfaktoren (wie z. B. die vorhandene Lagerungsdichte) nicht ausreichend berücksichtigt. Zuverlässige Daten für den Einzelfall liefert daher nur die versuchstechnische Ermittlung des Wasserdurchlässigkeitsbeiwertes k nach DIN 18130-… |
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13.12.2019 Festgesteine sind mechanisch widerstandsfähige Gesteine, deren Struktur und Verformbarkeit der von Festkörpern entspricht [Chemi08]. EN ISO 14689 verwendet an Stelle des Begriffes Festgestein den Begriff Fels als "eine natürliche Ansammlung von Mineralien, die konsolidiert, verkittet oder in anderer Form verbunden sind und ein Gestein von größerer Druckfestigkeit oder Steifigkeit bilden als Boden". [DINENISO14689-1:2011] Die Bezeichnung Festgestein - … |
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13.12.2019 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise
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13.12.2019 Baugrund: Bodenmechanische, geotechnische und hydrogeologische Grundlagen für die offene Bauweise Unter einem Trennflächengefüge versteht man die Gesamtheit aller den Fels unterbrechenden Diskontinuitäten. Art bzw. Entstehung, Anzahl, Anordnung und Ausbildung der Trennflächen kennzeichnen zusammen mit den Gesteinseigenschaften die Gebirgseigenschaften [Ester95]. Trennflächen werden beschrieben durch:
Ungünstiges Trennflächengefüge am Beispiel von Schächten im Fels (Bild: Versagensmechanismen … |
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