Seite Einführung, Allgemeines A.1
Lehrstuhl für Grundbau, Bodenmechanik, Felsmechanik und Tunnelbau
A Einführung
A.1 Geotechnik: Übersicht, Inhalt und Abgrenzung
Geotechnik: Ingenieurdisziplin, die den Boden im Zusammenhang mit dem Bauen zum Gegenstand hat. - Grundbau, Bodenmechanik, Felsmechanik und Tunnelbau (auch Name des Lehrstuhls) - darüber hinaus: Ingenieurgeologie - schwierige Abgrenzung zu Hydrogeologie, Geophysik, klare Abgrenzung zur Bodenkunde In Geotechnik enthalten, aber (auch) an anderen Lehrstühlen gelehrt: - Bergbau - Teile des konstruktiven Wasserbaus - Hydromechanik für Grundwasser - baubetriebliche und maschinentechnische Aspekte Bei jedem Bauwerk ist die Geotechnik gefordert, da alle Bauwerkslasten in den Baugrund eingeleitet werden müssen und jedes Bauwerk ein stabiles Fundament haben muss. Daher sollten bei jedem Bauvorhaben hinreichend bekannt sein: (natürliche) Baugrund- und Grundwasserverhältnisse (Erkundung), die physikalischen Eigenschaften des Baugrunds (bo-den- und felsmechanische Untersuchungen) sowie die Gesetze der Mechanik, die auf den Boden anwendbar sind. Die Geotechnik ist als eigenständiges Fachgebiet vergleichsweise jung, hat aber eine rasante Entwicklung aufzuweisen, da immer höhere Anforderungen realisierbar werden und das Meistern der geotechnischen Aufgaben hohe wirtschaftliche Relevanz hat. Große geotechnische Aufgaben haben oft nationale Bedeutung (z. B. Neubaustrecken der Bahn, Kanaltun-nel, Brücke über den großen Belt). Geotechnische Aufgaben sind wegen der komplexen Randbedingungen (Natur, inhomogen, komplexes Materialverhalten, dreidimensional, Baugrund nur punktuell erkundbar und selektiv beschreibbar, Gründungselemente später nicht mehr zugänglich) in der Regel nicht exakt lösbar und oft mit einem Restrisiko behaftet. Sie fordern vom Ingenieur neben solidem Wissen daher auch Intuition, Fähigkeit der Abstraktion, Beobachtungsgabe und Mut (zur Lücke). Bodenmechanik, Felsmechanik: (Grundlagen) - Teilgebiet der Mechanik, also der Physik - primär: Spannungen und Verformungen dort im Untergrund quantifizieren, wo es für das Bauen von Bedeutung ist - dafür: beschreiben, klassifizieren, Zustandsmessungen, Materialuntersuchungen - weiterhin: Eigenschaften des Bodens kennen, im natürlichen Zusammenhang (Geologie) sowie im technischen Um-
gang: Übergang zu Mineralogie, Petrographie, Kristallographie, Chemie, Thermodynamik Grundbau: (praktische Anwendung) - Bauen auf, im und mit Boden/Fels und Grundwasser - Bauverfahren und Bauelemente, um Bauwerke zu gründen, Bodenkörper zu stabilisieren und die Eigenschaften von
Böden zu nutzen sowie gezielt zu verändern - Teilgebiete
• Erdbau • Felsbau • Dammbau • Verkehrswegebau • Hafenbau • Rohrleitungsbau • Tunnelbau
• Umweltgeotechnik • Deponiebau • Ingenieurbau • Spezialtiefbau • Ingenieurbiologie • Baugrunddynamik
- zentrale Aufgaben • verformungsbewusste Lastabtragung im Baugrund (Bauwerksgründungen, Verankerungen, Unterfangungen, Sa-
nierungen vorhandener Bauwerke) • sichere Einschnitte und Hohlräume im Untergrund (Böschung, Baugrube, Tunnel, Geländesprünge, Unterfangung) • qualitätsbewusste Erdauffüllungen und Verkehrsflächen (Dämme, Stützkonstruktionen, Straßen, Bahn, Flugplätze) • Beherrschung des (Grund-)Wassers (GW-Absenkung, Dränung, Abdichtungen, Hochwasserschutz, GW-Umleitung,
Küstenschutz, Hafenanlagen) • Mitwirkung beim Umweltschutz (Deponiebau, Sanierung, Sicherung, Einkapselung von Altlasten)
Seite Einführung, Allgemeines A.2
Alle Bauaufgaben verlangen stets die Teamarbeit mit Arbeitsteilung, dabei aber Verständnis für die Nachbardisziplinen und Redundanz der Kompetenz im Bereich von Schnittstellen. Persönlich herausfordernde Aufgaben für Geotechnik-Ingenieure (erkunden, planen, berechnen, bewerten, konstruieren, kalkulieren, Bauleitung, Qualitätssicherung, Überwachung, entwickeln, forschen) gibt es in fast allen Bereichen des Bauin-genieurwesens: bei beratenden Ingenieuren, Planungsgesellschaften, Baufirmen, Behörden, Forschungseinrichtungen etc. Dabei ist interdisziplinäres Arbeiten mit anderen Bauingenieuren und vielen Nachbarwissenschaften möglich und nötig. Geotechnik im interdisziplinären Umfeld: - Ingenieur- und Planungsdisziplinen:
• Architektur • Baubetrieb, Projektsteuerung • Bauinformatik • Eisenbahn, Straßen- und Verkehrswesen • Erdbebeningenieurwesen • Geodäsie • Landschaftsplanung • Maschinenbau • Objekt- und Tragwerksplanung • Raumordnung und Städtebau • Schall- und Erschütterungsschutz • Technische Gebäudeausstattung • Wasserbau und Wasserwirtschaft • Wasserversorgung, Grundwasserschutz
- Naturwissenschaften: • Biologie • Chemie • Geologie • Geographie • Mineralogie, Kristallographie • Physik, Geophysik
- Recht und Sozialwissenschaften:
• Betriebs- und Volkswirtschaft • Politik, Öffentlichkeitsarbeit • Arbeits-, Wirtschafts-, Sozial-, Steuer-, Wirt-
schafts- und Verwaltungsrecht • Öffentliches und privates Baurecht
A.2 Historische Hinweise
Die historische Wurzel des Grundbaus liegt in der Lebensnotwendigkeit, den Untergrund befestigen zu müssen, um darauf wohnen, verkehren und Wasserstellen sichern zu können. Holz-Rammpfähle waren in der Steinzeit bereits in ganz Europa verbreitet, ebenso Erdwälle für Deiche und Befestigungen. Bauwerke aus der Antike sind beispielsweise ein 40 m hoher Staudamm schon 2600 v. Chr. im heutigen Jemen, Be- und Entwässerungskanäle in Babylon oder die längste je gebaute Brücke im alten China aus 40.000 Holzbögen zur Querung eines Sumpfgebietes. Der Stand der Technik im Altertum wurde von ARCHIMEDES und VITRUV beschrieben. Beispiel für eine Brückengründung auf umgekehrten Gewölben ist die Pons Fabricius 62 v. Chr. Hohe Entwicklung der Wasserbaukunst z.B. in den Niederlanden: älteste Doppeltorschleuse 1373 in Vreeswijk (Utrecht-Lek-Kanal). In der Renaissance: Wiederentdeckung der vorchristlichen technischen Literatur. In der Folge entstand 1485 ein Handbuch für Baumeister des Italieners ALBERTI mit zahlreichen Regeln auch für Grundbauten, z.B. Rammkriterien. 1579-1594 Bau einer 42 m hohen Staumauer in Alicante, Spanien. Die Entwicklung des Festungsbaus (VAUBAN, 1660) führt zu ersten The-sen über den Erddruck auf Stützmauern (DE BELIDOR, 1729). Es erschienen 1724 "Wasser-Bau-Kunst", 1726 "Brücken- und Brückenbau" von LEUPOLD in Leipzig. 1773 führt COULOMB erste bodenmechanische Versuche durch, definiert die Begriffe "Kohäsion" und "Reibung". 1774 Bau eines Trockendocks in Toulon in Schwimmkasten-Bauweise in Holzbauweise (31-100 m2 Fläche, 11 m hoch). 1779 schlägt COULOMB die Druck-luftgründung als Verfahren vor. Häuser waren bis ins 19.Jahrhundert entweder flach auf einem Holzschwellenrost (um die Zugspannungen in der Sohle des Mauerwerks aufzunehmen) oder tief auf Holzpfählen gegründet.
Seite Einführung, Allgemeines A.3
Bild A02.10: Querschnitt der Talsperre Proserpina Stützmauer mit Pfeilervorlage aus Bruchstein 25 v. Chr.; Römische Talsperren der Antike, VON WÖLFEL, Bautechnik 1997, S. 352ff.
Bild A02.20: Talsperre Esparragalejo, 25 v. Chr., noch erhalten! Stützmauer, Gewölbereihenmauer, Vielfachbogenmauer; Römische Talsperren der Antike, VON WÖLFEL, Bautechnik 1997, S. 352ff.
Bild A02.30: Bogenstaumauer Daras, etwa 550 n.Chr., Grundablass, Hochwasserüberlauf, Gewölbe; Römische Talsperren der Antike, VON WÖLFEL, Bautechnik 1997, S. 352ff.
Bild A02.40: Bau von Hafenmolen nach Vitruv (30 v. Chr.) Fangedamm, Pfahlrost, Unterwasser-beton; Gründungen von Molen und Brückenpfeilern im Römischen Reich, VON WÖLFEL, Bautechnik 1996, S. 629ff.
Seite Einführung, Allgemeines A.4
Bild A02.50: Fertigteilbauweise für Molen nach Vitruv (30 v.Chr) Turm planmäßig kippen lassen, indem man Sand ausspült; Gründungen von Molen und Brückenpfeilern im Römischen Reich, VON WÖLFEL, Bautechnik 1996, S. 629ff.
Bild A02.60: Gründung eines Brückenpfeilers im Kastenfangedamm nach Vitruv (30 v.Chr.); Fangedamm, Pfahlrost, Tondichtung für Wand; Gründungen von Molen und Brückenpfeilern im Römischen Reich, VON WÖLFEL, Bautechnik 1996, S. 629ff.
Bild A02.70: Holstentor Lübeck (1464-1478) Holz-Schwellenrost, kurze Spickpfähle, 11 m Moor, 330 kPa, 1,65 m Setzung, Schiefstellung; Bild aus Unterlagen zur Vorlesung Bodenmechanik, FRANKE, Dresden, 2000
Bild A02.80: Dom von Pisa mit dem schiefen Campanile (1174-1370); 1000 kPa, 2 - 3 m Setzung, 5,5° Schiefstellung; Gründung in sandig-tonigen Schlufflagen, darunter Wechsellagen von breiigen und weichen Tonen sowie Sanden; Bild aus Unterlagen zur Vorlesung Bodenmechanik, FRANKE, Dresden, 2000
Pfähle
Bohlenwände
Lehmfüllung
Pfahlrost
Schnitt
Grund-riss
tragfähiger Baugrund
Fangedamm
Brückenpfeiler mit opus implec-tum
a) Moor und Bauschutt b) Mudde und Torf c) alluviale Sande d) Geschiebemergel
a) b) c) d)
heutige/ frühere Geländehöhe
Seite Einführung, Allgemeines A.5
Geschichte der Bodenmechanik Coulomb (1736 – 1806) Entwicklung der klassischen Erddrucktheorie und der ersten Bruchhypothesen Rankine (1820 – 1872) Rankine´sche Erddrucktheorie Boussinesq (1842 – 1929) Theorie über die Verteilung der Spannungen und Verformungen unter einer an der
Oberfläche wirkenden Last in einem homogenen, elastisch isotropen Halbraum Darcy (1858) Gesetz über die Durchlässigkeit von Böden Mohr (1835 – 1918) Entwicklung eines graphischen Verfahrens zur Darstellung der Spannungen und Deh-
nungen in beliebigen Punkten eines Körpers (Mohr´scher Spannungskreis) Müller-Breslau (1906) Großversuche über Erddruck auf Stützwände (Modellversuche) Fellenius (1922) Vorschläge zur Entnahme von Proben,
Entwicklung von Versuchstechniken zur Bestimmung von Bodenkennwerten und von Verfahren für Stabilitätsuntersuchungen von Böschungen
Terzaghi (1883 – 1963) Begründung der Bodenmechanik als selbstständiges Wissensgebiet 1927 Gründung des deutschen Ausschusses für Baugrundforschung in der deutschen
Gesellschaft für Bauingenieure Hertwig, Lorenz, Ramspeck Theoretische Grundlagen der Bodendynamik, dynamische Untersuchungsverfahren (1933 – 1938) 1950 Gründung der Deutschen Gesellschaft für Erd- und Grundbau (seit 1994: Deutsche
Gesellschaft für Geotechnik)
A.3 Klassifikation des geotechnischen Schrifttums
A General A1 Geotechnical Engineering-Scope A2 Historical Aspects A3 Information Services and Literature A4 Textbooks, Handbooks, and Periodicals A5 Terminology A6 Companies, Institutes, and Laboratories A7 Societies, Meetings, and International A8 Professional Ethics, Legal Requirements, Codes
of Practice and Standardization A9 Education A10 Research Activities B Geological and Environmental Aspects (Basic Geology, see Principal Group T) B0 General B1 Formation of Soil and Rocks B2 Hydrogeological Aspects B3 Mass Movements and Land Subsidence B4 Seismic Activity and Crustal Movements B5 Climatic Conditions B6 Submarine Geological Aspects B7 -
B8 Extraterrestrial Soil and Rock Conditions B9 Geomorphologic Aspects and Terrain B10 Mineralogical Aspects B11 Description of Regional Soil and Rock Conditions B12 Other Environmental Aspects C Site Investigations Equipment and Techniques of Exploration, Prospection, Sampling and Field Testing of Soil and Rocks (excl. determination of engineering properties), Presentation of Results C0 General C1 Airphoto Surveys and Remote Sensing C2 Geophysical Surveys C3 Probings (Soundings) C4 Visual Exploration Techniques C5 Boring Techniques and Equipment (cf. C 10) C6 Sampling C7 Measurement of Field Conditions (incl. Post-Con Struction Monitoring) C8 Field Testing (Excl. tests for engineering proper-
ties, see Groups D and F)
Seite Einführung, Allgemeines A.6
C9 Presentation of Results, Data Base C10 Underwater Site lnvestigations D Soil Properties: Laboratory and In-Situ Determinations (Incl. Rockfill, Artificial Soils, Waste Materials) Concepts, Theories, Methods of Determination, Equipment and Results D0 General D1 Classification and Description of Soils D2 Physico-Chemical Properties D3 Composition, Structure, Density, and Water
Contents D4 Hydraulic Properties D5 Compressibility and Swelling D6 Shear-Deformation and Strength Properties D7 Dynamic Properties D8 Thermal Properties D9 Compactibility D10 Properties of Soil-Addititve Mixtures E Analysis of Soil-Engineering Problems Theoretical, Empirical, and Practical Methods of Analysis E0 General E1 Stress Analysis E2 Deformation and Settlement Problems E3 Bearing Capacity of Shallow Foundations E4 Bearing Capacity of Piles and other Deep Foundations, Anchors E5 Earth Pressure Problems E6 Stability of Slopes and Excavations E7 Seepage and other Hydraulic Problems E8 Dynamic Problems E9 Frost Action and Heat-Transfer Problems E10 Analysis of Layered Systems and Pavements Behaviour E11 Soil-Vehicle and Soil-Tool Interaction E12 Soil-Structures Interaction E13 MathematicaI Methods, Computer Analysis E14 Model Test Analysis F Rock Properties: Laboratory and In-Situ Determina-tions Concepts, Theories, Methods of Determination, Equipment and Results F0 General F1 Classification and Description of Rocks and Rock Masses F2 Physico-Chemical Properties F3 Composition, Density, and Structural Features F4 Hydraulic Properties F5 Compressibility and Swelling F6 Shear-Deformation and Strength Properties F7 Dynamic Properties F8 Thermal Properties
G Analysis of Rock-Engineering Problems Theoretical, Empirical, and Practical Methods of Analysis G0 General G1 Stress Analysis G2 Deformation and Displacement Problems G3 Bearing Capacity of Rock Masses G4 - G5 Rock Pressure on Tunnels and Underground
Openings G6 Stability of Rock Slopes and Open Excavations G7 Seepage and other Hydraulic Problems G8 Dynamic Problems G9 Frost Action and Heat-Transfer Problems G10 - G11 - G12 Rock-Structure-Interaction G13 Mathematical Methods, Computer Analysis G14 Model Test Analysis H Design, Construction, and Behaviour of Engineer-ing Works Description and Case Records of Engineering Works H0 General H1 Foundations of Structures (other than dams) H2 Retaining Structures and Cut-off Walls H3 Offshore Structures H4 Dams and Reservoirs, Embankments H5 Tunnels and Underground Openings H6 Roads, Railroads and Airfields H7 Harbours, Canals, and Coastal Engineering
Works H8 Conduits and Culverts H9 Slopes and Unsupported Excavations H10 Land Use H11 Waste Depositories K Construction Methods and Equipment K0 General K1 Drainage Methods K2 Sealing and Grouting Processes K3 Preloading and Soil Replacement K4 Earthworks and Rock Excavation, Processing
and Transportation K5 Compaction Processes K6 Soil Stabilization and Erosion Control K7 Piles and Pile Driving, incl. Sheet Piles K8 Construction of Caissons and Deep Piers K9 Construction Methods for Shallow Foundations K10 Slurry-Assisted Construction of Foundations and Cut-off Walls K11 Support of Soil and Rock, Anchoring K12 Offshore Construction K13 Protection Measures against Frost
Seite Einführung, Allgemeines A.7
K14 Measures for Improving Deformation and Stabil-ity Conditions. Reconstruction of Foundations
M Materials of Construction M0 General M1 Steel M2 Wood M3 Bituminous Materials M4 Plastics and Similar Materials M5 Cement and Chemicals M6 Concrete M7 Paints and Coatings M8 Construction Elements S Snow and Ice Mechanics and Engineering S0 General S1 Snow and Ice Cover S2 Properties of Snow and Ice S3 Snow and Ice Engineering
T Related Disciplines T0 General T1 Pure Sciences T2 Geosciences T3 Agriculture and Pedology T4 Meteorology and Climatology T5 Biosciences T6 Civil Engineering T7 Mining Engineering and Ore Prospecting T8 Mechanical Engineering T9 Electrical Engineering T10 Ocean Engineering T11 Military and Naval Engineering T12 Instrumentation and Measuring Techniques T13 Library Science T14 Environmental Problems and Nature Conservation T15 Oil Prospecting
A.4 Bücher und Fachzeitschriften
Literaturrecherchen: (Zentralbibliothek der TUM, online) RSWB (S) - Bibliographische Datenbank: Raumordnung, Städtebau, Wohnungswesen, Bauingenieurwesen ICONDA (S) - Bibliographische Datenbank: Bauingenieurwesen, inhaltlich ca. 60 % Überscheindung zu RSWB GEOREF (S) - CD-ROM-Version der geowissenschaftlichen Datenbank des American Geological Institute; bibliographisch Bücher: GRUNDBAU-TASCHENBUCH, 3 Bände, 6. Auflage 2001, Verlag Ernst und Sohn, Berlin - zum Thema Bodenmechanik, Felsmechanik, Grundbau - EMPFEHLUNGEN DES ARBEITSAUSSCHUSSES "UFEREINFASSUNGEN", Verlag Ernst und Sohn, Berlin - zum Thema Grundbau am offenen Wasser - TASCHENBUCH FÜR DEN TUNNELBAU (1977 ff, jährlich), Herausgeber: DGGT, Verlag Glückauf GmbH, Essen - zum Thema untertägiger Verkehrswegebau - DIN BAUNORMEN, Taschenbuch 36: BAUGRUND 1, AUSFÜHRUNG UND BERECHNUNG, (jährlich Neuauflage) DIN BAUNORMEN, Taschenbuch 113: BAUGRUND 2, ERKUNDUNG UND UNTERSUCHUNG, Beuth-Verlag Berlin Köln - zum Thema Normung im Grundbau - GRASSHOFF, SIEDEK, FLOSS (1982 und 1979): Handbuch Erd- und Grundbau, Teil 1 und 2, Werner Verlag, Düsseldorf GUDEHUS, G. (1981): Bodenmechanik, Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart HUDSON, BROWN, FAIRHURST, HOEK (1993): Comprehensive Rock Engineering, Vol. 1-5, Pergamon Press KEZDI (1968 - 1976): Handbuch der Bodenmechanik, Teil I – IV, VEB Verlag, Berlin KOLYMBAS, D. (1998): Geotechnik - Bodenmechanik und Grundbau, Springer-Verlag KUNTSCHE, K. (1999): Geotechnik: Erkunden, Untersuchen, Berechnen, Messen, Vieweg-Verlag LANG, HUDER, AMANN (2003): Bodenmechanik und Grundbau, Springer Verlag, Berlin MÜLLER, L. (1963): Der Felsbau (1. Band: Grundlagen), Ferdinand Enke Verlag Stuttgart SCHMIDT, H.-H. (2001): Grundlagen der Geotechnik; Verlag B. G. Teubner, Stuttgart SCHULZE, SIMMER (1992-94): Grundbau, Teil I und II, Teubner Verlag STIEGLER (1979): Baugrundlehre für Ingenieure, Erdrucklehre, Werner Ingenieurtexte SZECHY (1963-65): Der Grundbau, Band I und II, Springer Verlag TERZAGHI, JELINEK (1954): Theoretische Bodenmechanik, Springer Verlag Berlin WITTKE, W. (1984): Felsmechanik, Springer Verlag Berlin Göttingen Heidelberg
Seite Einführung, Allgemeines A.8
Zeitschriften: GEOTECHNIK - deutschsprachige Quartals-Zeitschrift der DGGT BAUTECHNIK - Monatsschrift, behandelt regelmäßig auch geotechnische Themen, Verlag Ernst & Sohn BAUINGENIEUR - Monatsschrift, behandelt regelmäßig auch geotechnische Themen Organzeitschrift der VDI-Gesellschaft Bautechnik FELSBAU, Rock and Soil Engineering, Journal for Engineering Geology, Geomechanics and Tunneling, 6 Ausgaben/Jahr, englisch- und deutschsprachig, Verlag Glückauf, Essen GEOTECHNIQUE - englischsprachige Quartals-Zeitschrift. The Institution of Civil Engineers London GROUND ENGINEERING - englischsprachige Zeitschrift mit 8 Heften/Jahr. Foundation Publications Ltd. Brentwood, Essex, England INTERNATIONAL JOURNAL FOR NUMERICAL AND ANALYTICAL METHODS IN GEOMECHANICS - englischsprachige Quartals-Zeitschrift, Verlag J. Wiley Inc. New York JOURNAL OF THE GEOTECHNICAL ENGINEERING DIVISION Proc. of the American Society of Civil Engineers (ASCE) -
englischsprachige Monatsschrift STRASSE + AUTOBAHN, Monatsschrift; Organ der Forschungsgesellschaft für Straßen -und Verkehrswesen TIEFBAU BERUFSGENOSSENSCHAFT - deutschsprachige monatliche Organzeitschrift TIEFBAU INGENIEURBAU STRASSENBAU - deutschsprachige Monatsschrift, Verlag Bertelsmann, Gütersloh TUNNEL Internationale Fachzeitschrift für unterirdisches Bauen, Organ der STUVA, Köln, deutsch und englisch, 8 Hefte/Jahr Verlag Bertelsmann, Gütersloh
A.5 Griechisches Alphabet
α alpha
β beta
Γ γ gamma
Δ δ delta
ε epsilon
ζ zeta
η eta
θ ϑ theta
ι iota κ kappa
Λ λ lambda
μ mue
ν nue
ξ ksi
Ο ο omikron
Π π pi
ρ rho
Σ σ sigma
τ tau
ϕ phi
Χ χ chi
Ψ ψ psi
Ω ω omega
A.6 Geotechnische Fachvereinigungen und Tagungen
INTERNATIONAL SOCIETY FOR SOIL MECHANICS AND GEOTECHNICAL ENGINEERING (ISSMGE) Die internationale Gesellschaft für Bodenmechanik und Grundbau wurde mit einer ersten Konferenz 1936 in Cambridge (USA) gegründet. Sie besteht aus autonomen nationalen Vereinigungen. Neben den internationalen Tagungen werden regio-nal (kontinental) Konferenzen wie z. B. die Europäische Konferenz für Bodenmechanik und Grundbau oder die Donau-Europäische Konferenz durchgeführt. Internationale Tagungen bisher: 1936 Cambridge (USA) 1948 Rotterdam 1953 Zürich 1957 London 1961 Paris 1965 Montreal 1969 Mexico City 1973 Moskau 1977 Tokio 1981 Stockholm 1985 San Francisco 1989 Rio de Janeiro 1994 New Delhi 1997 Hamburg 2001 Istanbul INTERNATIONAL SOCIETY FOR ROCK MECHANICS (ISRM) Gegründet 1962 in Lissabon. Organisation und Aktivität ähnlich wie ISSMGE. Internationale Tagungen bisher: 1966 Lissabon 1970 Belgrad 1974 Denver 1979 Montreux 1983 Melbourne 1987 Montreal 1991 Aachen 1995 Tokio 1999 Paris 2003 Johannesburg INTERNATIONAL ASSOCIATION OF ENGINEERING GEOLOGY (IAEG) Gegründet 1969 in Paris. Organisation und Aktivität ähnlich wie ISSMGE. DEUTSCHE GESELLSCHAFT FÜR GEOTECHNIK e.V. (DGGT) Deutscher Fachverband innerhalb der ISSMGE, ISRM und IAEG mit 6 Fachsektionen für "Bodenmechanik", "Erd- und Grund-bau", "Felsmechanik", "Ingenieurgeologie", "Kunststoffe in der Geotechnik", "Deponien und Altlasten". Baugrundtagungen im 2-jährigen Turnus.
Seite Einführung, Allgemeines A.9
Die Fachsektionen führen Arbeitskreise, in denen technische Regelungen diskutiert und erweitert werden. 2003 bestehen Arbeitskreise (z.T. ruhen sie) zu folgenden Themen (ohne Ingenieurgeologie): - Berechnungsverfahren - Baugrund; Laborversuche - Untersuchung von Boden und
Fels - Baugrunddynamik - Sicherheit im Grundbau - Numerik im Grundbau - Baugrund - Tragwerk Interakti-
on - Bodenmechanische Beurtei-
lung von Verbrennungsrück-ständen
- Bohrmethoden und Entnahme-geräte
- Baugrund, Feldversuche - Pfähle - Ufereinfassungen - Asphaltbauweisen im Wasser-
bau und in der Geotechnik - Baugruben - Küstenschutzwerke - Wasserhaltungen
- Schlitzwände - Herstellung, Bemessung und
Qualitätssicherung von Stabili-sierungssäulen zur Unter-grundverbesserung
- Einpressarbeiten mit Feinst-bindemitteln im Lockergestein
- Geomesstechnik - Salzmechanik - Tunnelbau - Versuchstechnik Fels - Felshohlräume zur Verbrin-
gung von Stoffen - Grundwassermodelle und
Schadstoffausbreitung in der Geotechnik
- Terminologie - Berechnungsverfahren -
Wechselwirkung zwischen Bauwerk und Untergrund
- Kunststoffe in der Geotechnik und im Wasserbau
- Berechnung und Dimensionie-rung von Erdkörpern mit Be-wehrungseinlagen aus Geo-kunststoffen
- Anwendung von Geotextilien und Geokunststoffen im Stra-ßenbau
- Dichtungssysteme im Wasser-bau
- Geotechnik der Deponiebau-werke
- Langzeituntersuchungen und Langzeitprognosen zu Dicht-wandmassen im kontaminier-ten Milieu
- Erkundung und Sanierung von Altlasten
- Dekontamination von Boden und Grundwasser
Außerdem existieren Arbeitsausschüsse im Fachnormenausschuss Bauwesen (FNBau) des Deutschen Instituts für Normung (DIN), die teilweise identisch sind mit den entsprechenden Arbeitskreisen und die Normen auf dem geotechnischen Sektor bearbeiten. Dagegen fassen die Arbeitskreise ihre Ergebnisse zu "Empfehlungen" zusammen. Auf europäischer Ebene arbeiten Technische Komitees (TC) mit zugehörigen Scientific Comitees (SC), welche die europä-isch harmonisierte Normung vorantreiben. Die europäische Normung im Hinblick auf Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik wurde vom TC 250, SC 7 erarbeitet und führte zur EN 1997, auch EC 7 genannt. Näheres siehe Abschnitt J. Die Arbeit an Normen des Spezialtiefbaus (TC 288) begann 1992 mit drei Normenprojekten. 2004 waren zwölf verschie-dene Normenprojekte in Arbeit. Es ist derzeit nicht geplant, weitere Techniken in das Programm aufzunehmen. Die The-men dort sind EN 1536 Bohrpfähle, EN 1538 Schlitzwände, EN 1537 Anker, EN 12063 Spundwände, EN 12699 Verdrän-gungspfähle, EN 12715 Injektion, prEN 12716 Düsenstrahlverfahren, prEN 14199 Mikropfähle, prEN 14475, 14490 Be-wehrter Boden, Bodenvernagelung, sowie tiefreichende Bodenstabilisierung, vertikale Dräns und Tiefenverdichtung.
Seite Einführung, Allgemeines A.10
A.7 Zeichen und Bezeichnungen (entsprechend DIN 1080)
Nr. Formelzeichen
und Nebenzeichen
Benennung Einheit (Beispiele)
Bemerkungen
1 c´ Kohäsion des dränierten (entwäs-serten) Bodens
kN/m2 Bezug: effektive Spannung siehe DIN 18137 Teil 1
2 cL Longitudinalgeschwindigkeit m/s Geschwindigkeit der Druckwelle im Kontinuum
3 cr Kohäsion des gestörten undränier-ten (nicht entwässerten) Bodens
kN/m2 auch Scherfestigkeit eines gestör-ten, gesättigten bindigen Bodens im undränierten Zustand
4 cR Rayleigh-Geschwindigkeit m/s Geschwindigkeit der Oberflächen-welle
5 ct Transversalgeschwindigkeit m/s Geschwindigkeit der Scherwelle im Kontinuum
6 cu Kohäsion des undränierten (nicht entwässerten)Bodens
kN/m2 Totale Spannung siehe DIN 18137 Teil 1
7 cv Konsolidierungsbeiwert
m2/s Beiwert der Zeitsetzung
wvw
sv m
kEkcγ⋅
=γ⋅
=
8 Cc Krümmungszahl auch: C
-
6010
230
C dd)d(C
⋅=
siehe DIN 18196 9 Cc Kompressionsbeiwert - Wert des Anstiegs der halbloga-
rithmisch aufgetragenen Druck-Porenzahllinie
e
clg
eC
σσ
Δ
Δ−=
mit der Einheitsspannung 2
e m/kN1=σ
10 Cs Schwellbeiwert - Mittlerer Wert des Anstiegs einer Entlastungs- und Wiederbelas-tungsschleife der halblogarithmisch aufgetragenen Druckporenzahllinie
e
slg
eC
σσ
Δ
Δ−=
11 CU Ungleichförmigkeitszahl/ Ungleichkörnigkeitszahl auch: U
-
10
60U d
dC =
siehe DIN 18196
12 d Korngröße
mm siehe DIN 18123
13 D Lagerungsdichte -
nminnmaxnnmaxD
−−
=
Seite Einführung, Allgemeines A.11
Nr. Formelzeichen und Nebenzeichen
Benennung Einheit (Beispiele)
Bemerkungen
14 DPr Verdichtungsgrad -
Pr
dPrD
ρρ
=
siehe DIN 18127 15 e Porenzahl - Porenvolumen, bezogen auf das
Feststoffvolumen
n1ne−
=
(früher Porenziffer ε ) 16 e0 Erdruhedruck
kN/m2
17 ea aktiver Erddruck
kN/m2
18 ep passiver Erddruck
kN/m2 auch: Erdwiderstand
19 0E Erdruhedruckkraft, (-last) kN, kN/m
20 aE aktive Erddruckkraft, (-last) kN, kN/m früher: Erddruck
21 pE passive Erddruckkraft, (-last) kN, kN/m auch Erdwiderstandskraft, (-last) früher: Erdwiderstand
22 Es Steifemodul
MN/m2
εσ
=ddEs
)dn(d ≈ε ist die auf die Höhe des
Volumenelements bezogene Zu-sammendrückung (Verminderung des Porenanteils n) im einachsigen Formänderungszustand
Reziprokwert vs
mE1
=
(coefficient of volume compressibility)
23 EV Verformungsmodul
MN/m2
sr5,1E 0
v ΔσΔ
⋅=
r Radius der Lastplatte siehe DIN 18134
24 fS spezifische Strömungskraft
kN/m3 Strömungskraft, bezogen auf das Volumen n (früher j)
25 h hydraulische Druckhöhe m
26 hK kapillare Steighöhe m
27 i hydraulisches Gefälle - Verlust an hydraulischer Druckhö-he je Länge in Fließrichtung
28 IA Aktivitätszahl - Plastizitätszahl, bezogen auf das Verhältnis des Gewichtes mt der Tonfraktion zum Gesamtgewicht m
m/mI
It
PA =
29 IC Konsistenzzahl -
P
LC I
wwI
−=
Seite Einführung, Allgemeines A.12
Nr. Formelzeichen und Nebenzeichen
Benennung Einheit (Beispiele)
Bemerkungen
30 ID bezogene Lagerungsdichte frühere Bezeichnung: Dr
-
eminemaxeemaxID −
−=
31 IL Liquiditätszahl - C
P
PL I1
Iww
I −=−
=
32 Index d Bemessungswert (d für design) kN
33 Index k charakteristisch kN
34 IP Plastizitätszahl - PLP wwI −=
35 k Durchlässigkeitsbeiwert m/s
ivk =
36 kn dynamischer Druck-Bettungsmodul
MN/m3 dynamische Sohlspannung, die für Einheitsverformung senkrecht zur Gründungsfläche erforderlich ist (früher Cn)
37 ks Bettungsmodul
MN/m3
sk o
sσ
=
38 kt dynamischer Schub-Bettungsmodul
MN/m3 dynamische Sohlspannung, die für die Einheitsverformung parallel zur Gründungsfläche erforderlich ist.
39 0K Beiwert des Erdruhedrucks - früher: σλ
40 aK Beiwert des aktiven Erddrucks - früher: aλ
41 pK Beiwert des passiven Erddrucks - früher: pλ
42 l Pfahllänge m
43 lO Krafteintragungslänge m Anteil der Pfahl- oder Ankerlänge, auf dem rechnerische Kräfte an den Baugrund abgegeben werden, siehe DIN 1054, DIN 4125 Teil 1
44 max e Porenzahl bei lockerster Lagerung -
45 max n Porenanteil bei lockerster Lage-rung
-
46 min e Porenzahl bei dichtester Lagerung -
47 min n Porenanteil bei dichtester Lage-rung
-
48 n Porenanteil - Porenvolumen, bezogen auf das Gesamtvolumen
e1ennn aw +
=+=
nw Anteil der wassergefüllten Porenna Anteil der luftgefüllten Poren
49 q Durchfluss, flächenbezogen
m3/(s. m2) Wasservolumen je Querschnitts-fläche bezogen auf die Zeit
50 qr einachsige Druckfestigkeit des gestörten Bodens
kN/m2
51 qs Mantelreibung
kN/m2 früher : mτ
Seite Einführung, Allgemeines A.13
Nr. Formelzeichen und Nebenzeichen
Benennung Einheit (Beispiele)
Bemerkungen
52 qu Einachsige Druckfestigkeit des ungestörten Bodens
kN/m2
53 Rb Pfahlfußkraft (b für base) früher: Qp, QS
kN siehe DIN 1054
54 Rc;k charakteristischer Druckwiderstand eines Pfahles früher Pfahlgrenzlast Qg
kN siehe DIN 1054
55 Rs Pfahlmantelkraft (s für shaft) früher: Qs, Qr
kN siehe DIN 1054
56 s Setzung mm Endwert
57 s1 Primärsetzung mm Setzung infolge Konsolidierung
58 s2 Sekundärsetzung mm Setzung unter konstanten effekti-ven Spannungen ach Abschluss der Konsolidierung
59 sel elastische Pfahlsetzung mm elastischer Anteil der axialen Pfahlkopfverschiebung
60 s0 Sofortsetzung mm zeitunabhängiger Setzungsanteil
61 spl bleibende Pfahlsetzung mm bleibender (plastischer) Anteil der axialen Pfahlkopfverschiebung
62 st Setzung zur Zeit t mm
63 Sr Sättigungszahl -
nnS W
r =
64 St Sensitivität -
r
u
ur
ut q
qccS ==
urc Scherfestigkeit des gestörten
Bodens für den undränierten Zu-stand
65 TV Bezogene Konsolidierungszeit --
2v
vHctT ⋅
=
t Konsolidierungszeit H Dicke der einseitig vertikal entwässernden Bodenschicht
66 u Porenwasserdruck
kN/m2 Wasserdruck in den Poren eines wassergesättigten Bodens
uuu 0 Δ±=
67 u0 hydrostatischer Porenwasserdruck
kN/m2
68 ua Porenluftdruck
kN/m2 Luftdruck in den Poren eines teil-weise wassergesättigten Bodens
69 uW Porenwasserdruck bei Teilsättigung
kN/m2 Wasserdruck in den Poren eines teilweise wasser-gesättigten Bo-dens
70 UC Verfestigungsgrad - Verhältnis der bis zu einem Zeit-punkt eingetretenen Volumenände-rung zur Volumenänderung im Endzustand (degree of consolidation), (früher U Konsolidierungsgrad)
Seite Einführung, Allgemeines A.14
Nr. Formelzeichen und Nebenzeichen
Benennung Einheit (Beispiele)
Bemerkungen
71 UZ Konsolidierungsverhältnis - Verhältnis der bis zu einem Zeit-punkt eingetretenen Abnahme des Porenwasserdrucks zum Poren-wasserdruck bei Beginn der Last-steigerung (consolidation ratio)
72 v Filtergeschwindigkeit m/s Durchfluss je Fläche ikv ⋅=
73 VCa Kalkgehalt - Verhältnis des Kalkgewichtsanteils zum Trockengewicht
74 Vgl Glühverlust - Verhältnis des Gewichtsverlustes beim Glühen zum Trockengewicht
75 w Wassergehalt % Verhältnis der Masse des Poren-wassers zur Trockenmasse, siehe DIN 18121 Teil 1
76 wL Wassergehalt an der Fließgrenze % früher: wf
77 wP Wassergehalt an der Ausrollgrenze % früher wa
78 wPr optimaler Wassergehalt % Wassergehalt, der der maximalen Trockendichte nach dem Proctor-versuch zugeordnet ist, siehe DIN 18127
79 ws Wassergehalt an der Schrumpf-grenze
%
80 uΔ Porenwasserüberdruck Porenwasserunterdruck
kN/m2 Über- bzw. Unterdruck im Poren-wasser gegenüber dem hydrostati-schen Porenwasserdruck
81 γ Wichte des feuchten Bodens
das Zeichen γ wird im Partialsi-cherheitskonzept außerdem für Teilsicherheitsbeiwerte verwendet
kN/m3
S
S
e1w1
)w1()n1(
γ⋅++
=
γ⋅+⋅−=γ
(früher Raumgewicht des feuchten
Bodens fγ )
82 'γ Wichte des Bodens unter Auftrieb
kN/m3
e1
)()n1(
WS
WS
+γ−γ
=
γ−γ⋅−=γ′
früher aγ
83 dγ Trockenwichte des Bodens
kN/m3 ssd e1
1)n1( γ⋅+
=γ⋅−=γ
früher Trockenraumgewicht tγ
84 rγ Wichte des wassergesättigten Bodens.
kN/m3
e1e
n)n1(
ws
wsr
+γ⋅+γ
=
γ⋅+γ⋅−=γ
(früher Raumgewicht des wasser-
gesättigten Bodens gγ )
85 sγ Kornwichte
kN/m3 (früher spezifisches Gewicht des Korns)
Seite Einführung, Allgemeines A.15
Nr. Formelzeichen und Nebenzeichen
Benennung Einheit (Beispiele)
Bemerkungen
86 wγ Wichte des Wassers
kN/m3 (früher spezifisches Gewicht des Wassers)
87 aδ Wandreibungswinkel für aktiven Erddruck
°
88 pδ Wandreibungswinkel für passiven Erddruck
°
89 sδ Sohlreibungswinkel °
90 wη Dynamische Viskosität des Was-sers
N s/m2
91 ϑ Gleitflächenwinkel °
92 aϑ Gleitflächenwinkel für aktiven Erd-druck
° Winkel der ungünstigen Gleitfläche gegen die Horizontale
93 pϑ Gleitflächenwinkel für passiven Erddruck
°
94 wν Kinematische Viskosität des Was-sers
m2/s
95 ρ Dichte des feuchten Bodens
t/m3 s)1)(n1( ρ⋅ω+−=ρ
96 dρ Trockendichte des Bodens
t/m3 s)n1( ρ⋅−=ρ
97 Prρ Proctordichte
t/m3 maximale Trockendichte nach dem Proctorversuch siehe DIN 18127
98 rρ Dichte des wassergesättigten Bo-dens
t/m3 wsr n)n1( ρ⋅+ρ⋅−=ρ
99 sρ Korndichte
t/m3
100 wρ Dichte des Wassers
t/m3
101 σ totale Spannung
kN/m2 gesamte Normalspannung in einer Schnittfläche durch den Boden
102 σ′ effektive Spannung
kN/m2 u−σ=σ′ 103
0σ Sohldruckspannung
kN/m2 früher: ps
104 f0σ Grundbruchspannung
kN/m2
105 vσ geologische Vorbelastung
kN/m2
106 fτ Scherfestigkeit
kN/m2 Maximalwert der Scherfestigkeit – auch Bruchscherfestigkeit genannt, siehe DIN 18137 Teil 1
107 Rτ Gleitfestigkeit
kN/m2 Scherfestigkeit nach großem Ver-schiebungsweg – auch Restscher-festigkeit genannt, siehe DIN 18137 Teil 1 (residual shear strength)
früher rτ
108 0τ Sohlscherspannung
kN/m2
Seite Einführung, Allgemeines A.16
Nr. Formelzeichen und Nebenzeichen
Benennung Einheit (Beispiele)
Bemerkungen
109 ϕ′ innerer Reibungswinkel des drä-nierten (entwässerten) Bodens auch: 'φ
° zur Berechnung der Endstandsi-cherheit mit:
ϕ′⋅σ′+′=τ tancf
(der griechische Kleinbuchstabe phi ϕ erscheint in ausländischen
Druckerzeugnissen auch als φ
siehe DIN 18137 Teil 1 110 uϕ innerer Reibungswinkel des undrä-
nierten (nicht entwässerten) Bo-dens
auch: uφ
° zur Berechnung der Anfangsstand-sicherheit mit:
uufu tanc ϕ⋅σ+=τ
siehe DIN 18137 Teil 1
111 iϖ Eigenkreisfrequenz, ungedämpft 1/s i = 1, 2, 3.....
112 diϖ Eigenkreisfrequenz, gedämpft 1/s
A.8 Geologie: QUARTÄR und TERTIÄR: Merkmale als Baugrund und Baustoff (Beispiele) System (Formation)
Locker- / Festgesteine Merkmale
Serie (Abteilung)
Tragfähig-keit bei ge-ringen Ver-formungen
Ver-dicht-barkeit*
Durch-lässigkeit
Verwitterungs-empfindlich-keit
Wasser-empfind-lichkeit
Sonstige Hinwei-se (Bodengrup-pen)
Kiese, Sande gut gut groß gering meist gering
Auesedimente, Torfe, Seetone gering sehr schlecht
niedrig mittel sehr
Holozän (Alluvium / Nacheiszeit) 0,01 Mio Auffüllungen meist gering meist
schlecht meist nied-rig
meist sehr Kontaminationen Grundwasser-gerfährdung
Kies, Sand, Ton, Moräne, Konglomerat, Basalt gut mittel bis gut
unterschiedlich z.B. Moräne (GU, GU*, GT, GT*, TL, TM, UL, UM)
Q U A R T Ä R Pleistozän
(Diluvium / Eiszeiten)
2 Mio
Löss, Lösslehm, Torf gering schlecht niedrig mittel sehr nicht vorkonsolidiert z.B. Löss (SU, SU*, UL, UM)
Sand-Schluff-Ton-Wechsellagen (Flinz) gut mittel bis schlecht
vertikal gering mittel mittel bis sehr
Sand-, Mergel- und Kalkstein, Basalt, Tuff, Kies gut mittel bis gut
unterschiedlich Eigenschaften ab-hängig vom Trenn-flächengefüge, z.B. Mergel (TL, TM, UL, UM)
T E R T I Ä R
65 MioKohlen, Kohlengesteine
* Lockergesteine und gebrochene Festgesteine (je nach Kornabstufung)
Seite
Einführung, A
llgemeines A
.17
KREIDE bis PRÄKAMBRIUM: Merkmale als Baugrund und Baustoff (Beispiele)
Locker- / Festgesteine Merkmale System (Formation) Trag-
fähigkeit Durch- lässigkeit
Verwitterungs-empfindlichkeit
Wasser-empfindlichkeit
Hinweis zu den Formationen
KREIDE 140 Mio
Sand-, Kalk-, Mergel- und Tonstein, Ton (fest) gut unter- schiedlich
mittel bis hoch mittel bis hoch
heller Kalk-, Dolomit- und Mergelstein gut sehr unter-schiedlich
mittel gering bis mittel Verkarstung (Ton, Decklagen)
brauner Sandstein, Tonstein, Kalkstein, Gips meist gut unter-schiedlich
mittel bis sehr hoch
mittel bis hoch Rutschungen
JURA
190 Miodunkle Ton- und Kalkmergelsteine Quellerscheinungen
(Ton)
TRIAS Sand-, Kalk-, Mergel-, Ton- und Dolomitstein, PERM
280 Mio
Sand-, Kalk-, Dolomit-, Mergel- und Tonstein, Konglomerat, Gips/Anhydrit/Salze, Kieselschie-fer, Tuff, Magmatite
meist gut mittel bis sehr groß
teilweise hoch gering bis sehr hoch Rutschungen (Tone, Decklagen) Quellerscheinungen (Gips/Anhydrit/ Ton) Auslaugungen u. Erfälle (Salz/Gips/ Anhydrit) Verkars-tung (Kalk/Dolomit)
KARBON
350 Mio
Kalk-, Sand-, Schluff- und Tonstein, Konglome-rat, Kohle, Grauwacke, Kieselschiefer, Magma-tit
meist gut unter-schiedlich
gering bis mittel gering bis mittel Bodensenkung und Erdfälle in Bergbau-gebieten
DEVON 400 Mio
SILUR 440 Mio
ORDOVIZIUM 500 Mio
KAMBRIUM 570 Mio
Sand-, Ton-, Kalk- und Dolomitstein, Quarzit, Tonschiefer, Tuff, Diabas (alter Basalt)
unverwittert gut bis sehr gut
unter-schiedlich
gering bis mittel gering bis mittel
PRÄKAMBRIUM 4500 Mio
Gneis, Granit, Basalt, Schiefer, Phyllit, Konglo-merat, Sandstein,
unverwittert gut bis sehr gut
unter-schiedlich
meist gering gering bis mittel
Seite
Einführung, A
llgemeines A
.18
A.9 Einteilung der Lockergesteine nach der Korngrößenverteilung bzw. der Plastizität Merkmale
Hauptgruppen Boden-gruppen (DIN 18196) Scherfestigkeit Verdichtbarkeit Zusammen-
drückbarkeit Durchlässigkeit Witterungs- und
Erosions-empfindlichkeit
Frost-empfindlichkeit
Baugrund für verformungsarme Gründungen
GE groß mittel – gut sehr groß vernachlässigbar klein
gut geeignet (je nach Lagerungs-dichte
GW sehr gut mittel – groß sehr gering
GI sehr groß
sehr klein (je nach Lagerungs-dichte
groß mittel
vernachlässigbar klein
GU/GT groß – sehr groß
gut
sehr gering – vernachlässigbar klein
gering – mittel gering – mittel mittel
gut – sehr gut geeignet (je nach Lagerungsdichte)
Kiese
GU*/GT* mittel – groß mäßig – mittel sehr gering – mittel
sehr gering – vernachlässig-bar klein
gering – groß groß – sehr groß geeignet – gut geeignet
SE groß mittel – gut groß groß geeignet
SW/SI gut – sehr gut
vernachlässigbar klein mittel – groß gering – mittel
vernachlässigbar klein
SU/ST groß – sehr groß
mittel – gut sehr gering gering – mittel mittel mittel
gut geeignet Sande
SU*/ST* mittel – groß mäßig – mittel gering – mittel sehr gering – vernachlässig-bar klein
mittel – groß groß – sehr groß geeignet – gut geeignet
Schluffe UL mäßig gering – mittel gering – mittel sehr groß geeignet (je nach Konsistenz)
UM
mäßig
mittel – groß sehr gering groß
sehr groß
brauchbar (je nach Konsistenz)
UA gering
schlecht
groß vernachlässig-bar klein
mittel – groß mittel – groß mäßig brauchbar (je nach Konsis-tenz)
Tone TL mäßig mäßig mittel sehr gering groß sehr groß
TM gering schlecht mittel – groß mittel – groß mittel – groß
brauchbar (je nach Konsistenz)
TA sehr gering sehr schlecht sehr groß
vernachlässig-bar klein mittel gering – mittel mäßig brauchbar
(je nach Konsis-tenz)
Seite
Einführung, A
llgemeines A
.19
A.10 Einteilung der Felsgesteine nach der Entstehung
Merkmale* Hauptgruppen Untergruppen wichtige Gesteins-arten Druckfestigkeit Verwitterung Trennflächen sonst. Hinweise
Ergussgesteine (Laven)
Basalt / Quarz-porphyr / Andesit
unverwittert mittel bis sehr hoch (Basalt
mittel bis stark klüftig +/- homogen
Ganggesteine Lamprophyre (dun-kel) / Aplite (hell)
unverwittert mittel bis sehr hoch
stark klüftig
Magmatische Gesteine
Tiefengesteine Granit u. Diorit unverwittert sehr hoch gering wenig klüftig homogen
Sedimentgesteine mechanische und chemische
Sandstein / Kong-lomerat / Kalkstein / Dolomitstein
gering bis mittel mittel teilweise stark klüftig, Schichtung
z.T. Karst
vulkanischer Tuff/ Tonstein / Salz- und Gipsgesteine
gering mittel bis stark teilweise klüftig, Schich-tung
Auslaugung, Queller-scheinungen
organische Kohle / z.T. Kalk-tuff, Seekreide, Kalke, Dolomite, Kieselschiefer
gering bis mittel mittel bis stark Schichtung
Metamorphe Gesteine
Unterteilung nach Mineralbe-stand, Gefüge und Entstehung
Gneis mittel gering bis mittel gering klüftig anisotrop (Glimmerla-gen)
Phyllit und Schiefer gering mittel bis stark stark klüftig, teilweise plattig bis blättrig
anisotrop durch Schiefe-rungsflächen
Quarzit sehr hoch sehr gering klüftig spröde
Marmor mittel mittel bis hoch gering klüftig Verkarstung
*Die Verwitterung ist stark klimaabhängig. z.B. verwittern Silikatgesteine, wie Granit und Gneis in Skandinavien sehr wenig, während die Verwitterung in den Tropen bis ca. 100 m Tiefe reichen kann.
Seite
Einführung, A
llgemeines A
.20
A.11 Hydrogeologische Begriffe (vgl. auch DIN 4049)
GW-Oberfläche Obere Grenzfläche eines Grundwasserkörpers, Grenzfläche vom wassergesättigten Boden zum ungesättigten Boden eines GW-Leiters oder zu einem überlagernden GW-Nichtleiter
Grundwasserspiegel ausgeglichene Grenzfläche des GW gegenüber der Atmosphäre in GW-Messstellen, Brunnen, Schürfen,... Grundwasserstand Auf mNN oder eine beliebige horizontale Bezugsfläche bezogener Grundwasserspiegel ungespanntes, freies Grundwasser in GW-Messstelle lotbarer GW-Druckspiegel entspricht der GW-Oberfläche gespanntes Grundwasser in GW-Messstelle lotbarer GW-Druckspiegel entspricht nicht der GW-Oberfläche (Druckspiegel liegt höher) GW-Leiter (GW-Aquifer): Gesteins- oder Bodenkörper, die Hohlräume (durchflusswirksamer Hohlraumanteil n1) enthalten und geeignet
sind Grundwasser weiterzuleiten, hydraulisch leitfähige Schicht, die Wasser abgeben kann. GW-Hemmer Im Vergleich zu einer benachbarten Schicht schlecht durchlässige aber nicht wasserundurchlässige Schicht GW-Nichtleiter (GW-Stauer): für Grundwasser weitgehend undurchlässige Schicht (im bautechnischen Sinne dicht) GW-Stockwerk Einzelne GW-Leiter eines GW-Körpers (GW-Vorkommen, die durch GW-Nichtleiter oder GW-Hemmer getrennt
sind. Zählung der GW-Stockwerke von oben nach unten. GW-Deckschichten Alle Bodenschichten oberhalb der GW-Oberfläche GW-Fließrichtung Richtung einer Grundwasserstromlinie (idealisierte Bewegungsspur von Grundwasserteilchen) GW-Geschwindigkeit Filtergeschwindigkeit vf : Grundwasserdurchfluss [m3/s] / durchströmte Fläche [m2]
Abstandsgeschwindigkeit va : Länge eines Stromlinienabschnittes [m] / zum Durchfließen benötigte Zeit (vf / durchflusswirksamer Hohlraumanteil nf = va)
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Einführung, A
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