Untersuchungen zum hydraulischen Grundbruch in Baugruben in nichtbindigen Böden

Koltuk, Serdar; Herrmann, Richard A.; Azzam, Rafig

doi:HT019234236

Untersuchungen zum hydraulischen Grundbruch in Baugruben in nichtbindigen Böden = Investigations on the seepage failure by heave in excavation pits in non-cohesive soils

Koltuk, Serdar

2016 & 2017

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Serdar Koltuk

ImpressumAachen 2016

Umfang1 Online-Ressource (XX, 111 Seiten) : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule, 2016

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University 2017

Genehmigende Fakultät
Fak05

Hauptberichter/Gutachter
Azzam, Rafig (Thesis advisor) ; Herrmann, Richard A. (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2016-12-07

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2017-01720
URL: http://publications.rwth-aachen.de/record/683931/files/683931.pdf
URL: http://publications.rwth-aachen.de/record/683931/files/683931.pdf?subformat=pdfa

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
hydraulischer Grundbruch (frei) ; nichtbindige Böden (frei) ; Baugruben (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 550

Kurzfassung
Bei einer im offenen Gewässer oder im innerstädtischen Bereich hergestellten Baugrube muss die Sicherheit der Baugrubensohle gegen hydraulischen Grundbruch nachgewiesen werden, wenn eine Grundwasserströmung von der Oberwasserseite in die Baugrube stattfindet. Ein hydraulischer Grundbruch auftritt, wenn der aus Grundwasserströmungen resultierende Porenwasserdruck den Baugrund auf der Unterwasserseite anhebt. Infolge des hydraulischen Grundbruchs kann es zum Einsturz der Verbauwände bzw. zu einem Geländebruch kommen.Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag zur genaueren Erfassung des hydraulischen Grundbruches in Baugruben in nichtbindigen Böden. Hierzu wird das Problem zunächst in nictbindigen homogenen Böden behandelt. Mithilfe der numerischen stationären Grundwasserströmungsanalysen wird ein Bruchkriterium für dreidimensionale Fälle vorgestellt. Anschließend wird zur Untersuchung des Mechanismus des hydraulischen Grundbruchs ein Modelkasten unter Ausnutzung der Symmetrie konstruiert. Erst nach den in nichtbindigen homogenen Böden durchgeführten gründlichen Untersuchungen werden die eventuellen Mechanismen des hydraulischen Grundbruchs in nichtbindigen geschichteten Böden mithilfe der stationären Grundwasserströmungsanalysen und der Modellversuche behandelt. Abschließend wird hydraulischer Grundbruch sowohl in homogenen als auch in geschichteten Böden anhand der hydraulisch-mechanisch gekoppelten numerischen Analysen untersucht.

The safety against seepage failure by heave must be checked for an excavation pit constructed in open water or urban area when a groundwater flow takes place from the upstream side into the excavation pit. A seepage failure by heave appears when the pore water pressure developed by groundwater flow lifts the soil on the downstream side. It may lead to the collapse of the excavation walls or to the overall stability loss of the excavation pit.By the present work, a contribution to the more exact clarification of seepage failure by heave in excavation pits constructed in non-cohesive soils should be given. For this purpose, the problem is treated firstly in non-cohesive homogeneous soils. With the help of numerical steady-state groundwater flow analyses, a failure criterion is introduced for three-dimensional flow conditions. Subsequently, a model box is constructed utilizing the symmetry in order to investigate the mechanism of the seepage failure by heave. Only after thorough investigations performed in non-cohesive homogeneous soils, the problem is treated in non-cohesive stratified soils with the help of steady-state groundwater flow analyses and model tests. Finally, the problem of seepage failure by heave is investigated in both homogeneous and stratified soils by means of coupled flow-stress-deformation analyses.

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