Untersuchungen in Kippen

Arbeitsthema: Geophysikalische Kontrolle des geotechnischen Zustandes von Kippen

Die Flächen von Bergbaukippen stellen ein volkswirtschaftliches Potential dar. Aus diesem Grund ist die Sicherheit dieser, besonders im Bezug auf Rutschungen, von großem Interesse. Auch muß der Erfolg von Sanierungsmaßnahmen, wie Spreng- und Rüttelungsverdichtungen des Kippenmaterials zur Prävention von Liquefikationen beurteilt werden können.

Die zu untersuchende Problematik teilt sich in zwei Bereiche. Zum einen soll das Setzungsflieáen von Bergbaukippenflächen untersucht werden. In erster Näherung können Kippen als aus locker gelagerten, wassergesättigten, kohäsionslosen Lockergesteinen aufgebaut angesehen werden. Wegen der möglichen Verflüssigungen des Bodens kann es zum Auftreten des Setzungsfließen kommen.

Zum anderen soll versucht werden, Rückschlüsse von dynamisch (im Feld) ermittelten Daten (Elastizitätsmodul, Poisson-Zahl, ...) auf statisch (im Labor) gewonnene Größen zu ziehen.

Ziele

Ziel der Untersuchungen ist die Beherrschung der bodenmechanischen Parameter, die es erlauben, Vorhersagen über den Zustand (bezüglich der Scherspannungen, Scherwiderstände, ...) von Bergbaukippen zu treffen. Insbesondere soll eine Brücke zwischen der geophysikalischen und der geotechnischen Parametergewinnung geschlagen werden.

Methodik

Die Untersuchungen stützen sich auf zwei Säulen, der direkten Bestimmung und der Modellierung.
Zur Minimierung der Gefährdung durch das Setzungsflieáen werden unterschiedliche Methoden zur Kompaktion des Kippenmaterials angewendet. Seismische Messungen vor, während und nach z.B. Sprengverdichtungen können einerseits den Erfolg der Kompaktionsversuche dokumentieren und andererseits wertvolle Kenntnisse über die Änderung bodenmechanischer Parameter (Scherwiderstände, Elastizität, Porosität, Porenvolumen, ...) liefern.

Rückschlüsse über das dynamische, mechanische Verhalten von Kippen erlaubt die Modellierungen mit Finiten Elementen. Die Komplexität bodenphysikalischer und -chemischer Wechselwirkungen und Vorgänge muß in der Aufstellung der Gleichungssystheme berücksichtigt werden, um geeignete Vereinfachungen zur Handhabung der Rechnungen (Rechenzeit, Speicherbedarf, ...) treffen zu können.

Stichworte

Poroelastizität, Biot-Gassmann-Theorie, mechanische Eigenschaften von Böden, Setzungsflieáen, FEM, Spannungsverteilung