Für die geodätische Überwachung dreidimensionaler Objekte fehlen in der Regel Informationen zur vollständigen Beschreibung der räumlichen Deformation. Um dieses Informationsdefizit zu beheben, können geotechnische Beobachtungen genutzt werden. In der Dissertation wird die Integration dieser Relativmessungen durch ein erweitertes Krigingverfahren gelöst. Dazu werden für den Signal- und Trendanteil der Beobachtungen die nötigen Kovarianz- und Trendmatrizen hergeleitet. Darüberhinaus wird durch die Darstellung der Beobachtungen als lineare Funktionale des Verschiebungsfeldes die Möglichkeit eröffnet, nicht nur das Verschiebungsfeld zu schätzen sondern auch beliebige lineare Funktionale des Verschiebungsfeldes. Das hergeleitete Verfahren wird an zwei praktischen Beispielen demonstriert.

Die Methode der Böschungsertüchtigung mit Erdbetonstützscheiben ist ein etabliertes Verfahren. In der Vergangenheit entwickelte Bemessungsverfahren für Böschungen mit Stützscheiben konnten sich bis heute nicht durchsetzen. Stattdessen behilft man sich in der Praxis mit einer Art Ersatzverfahren. Mit diesem Verfahren wird die Standsicherheit der Böschung mit Stützscheiben teilweise unzutreffend ermittelt. Dies wird in der Arbeit begründet und anhand von Beispielen verifiziert. Die Tragwirkung der Stützscheiben kann nur durch räumliche numerische Berechnungen ausreichend genau erfasst werden. Es wird eine zwingend erforderliche Typisierung der Stützscheiben bezüglich ihres Tragverhaltens und des Bruchmechanismus durchgeführt. Die erreichbare Stabilisierungswirkung der Stützscheiben hängt wesentlich von der Scheibengeometrie und dem Scheibenabstand ab. In der Arbeit werden für einen Scheibentypen der Versagensmechanismus, das Tragverhalten sowie deren Einflüsse ausführlich analysiert und anschließend ein Bemessungsverfahren hergeleitet. Für weitere Scheibentypen werden Vorschläge für mögliche Bemessungsverfahren angegeben.

Basierend auf einer Analyse der spezifischen Merkmale der Drucksondierung (DS) und der radiometrischen Kombinationsdrucksondierung (KDS) sowie einer Dimensionsanalyse wurde ein Verfahren zur Aufstellung materialspezifischer Korrelationsbeziehungen zwischen den Messgrößen der Drucksondierung und den bei der KDS gewonnenen bodenphysikalischen Parametern Porenanteil, Dichte und Feinkornanteil entwickelt, wodurch die Effizienz von Drucksondierungen signifikant erhöht werden konnte. Es wird anhand geostatistischer Untersuchungen gezeigt, wie der für flächendeckende Untersuchungen erforderliche Mindestabstand zwischen Sondieransatzpunkten bestimmt werden kann. Möglichkeiten der Darstellung flächendeckender bzw. räumlicher Parameterverteilungen sowie statistische Tests zur Übertragbarkeit der Ergebnisse werden diskutiert. Abschließend wird die praktische Umsetzung der Ergebnisse am Beispiel von Standsicherheitsuntersuchungen für die Uferböschung eines Tagebaurestsees dargestellt.

Basierend auf einer Analyse der spezifischen Merkmale der Drucksondierung (DS) und der radiometrischen Kombinationsdrucksondierung (KDS) sowie einer Dimensionsanalyse wurde ein Verfahren zur Aufstellung materialspezifischer Korrelationsbeziehungen zwischen den Messgrößen der Drucksondierung und den bei der KDS gewonnenen bodenphysikalischen Parametern Porenanteil, Dichte und Feinkornanteil entwickelt, wodurch die Effizienz von Drucksondierungen signifikant erhöht werden konnte. Es wird anhand geostatistischer Untersuchungen gezeigt, wie der für flächendeckende Untersuchungen erforderliche Mindestabstand zwischen Sondieransatzpunkten bestimmt werden kann. Möglichkeiten der Darstellung flächendeckender bzw. räumlicher Parameterverteilungen sowie statistische Tests zur Übertragbarkeit der Ergebnisse werden diskutiert. Abschließend wird die praktische Umsetzung der Ergebnisse am Beispiel von Standsicherheitsuntersuchungen für die Uferböschung eines Tagebaurestsees dargestellt.

Das Ohde-Kolloquium 2018 mit der traditionellen Überschrift — Aktuelle Themen in der Geotechnik – wird wieder in Zusammenarbeit mit der Bundesanstalt für Wasserbau an der Technischen Universität Dresden veranstaltet. Damit werden die beiden Wirkungsstätten von Professor Johann Ohde gewürdigt, mit denen er seine Lehr- und Forschungstätigkeit verknüpft hat. Die Beiträge des diesjährigen Kolloquiums können grob in drei Themengruppen unterteilt werden: • Bodenverhalten • Feld- und Modellversuche • Numerik und Anwendungen Die meisten Themen sind eng mit der Komplexität des Bodenverhaltens verbunden. In Abhängigkeit ihres Zustandes und einer aufgebrachten Belastung können Böden verschiedene Zustandsformen – gasförmig, flüssig und fest. Insbesondere der Übergang vom Feststoff zur Flüssigkeit (Bodenverflüssigung, hydraulischer Grundbruch, usw.) ist mit einem hohen Schadenspotenzial für Bauwerke und Menschen verbunden. Modellversuche im Labor und Monitoring im Feld sind für das Verständnis und die rechtzeitige Erkennung der Gefahrenzustände unumgänglich. Inwieweit die jetzigen Prognosen ausgereift sind, zeigen die numerischen Berechnungen für ausgewählte Anwendungen.:Bewertung von Scherversuchen aus Vergleichsuntersuchungen an feinkornigem Boden -- Erik Schwiteilo, Ivo Herle Experimentelle Untersuchungen zur Rissinitiation hydraulisch belasteter feinkörniger Böden -- Helen Günther Verdichtung und Zustandsbeschreibung gemischtkörniger Böden -- Carsten Lauer, Jens Engel Zur Strukturentwicklung granularer Materialien in Scherversuchen -- Max Wiebicke, Edward Andò, Gioacchino Viggiani, Ivo Herle Ein erweitertes Bounding Surface Modell für die Anwendung auf allgemeine Spannungspfade im Sand -- Katharina Bergholz Anwendung der Dimensionsanalyse zur Untersuchung des Erosionsdurchbruches in feinkornigen Boden -- Johannes Welsch, Ivo Herle Laborversuche und Berechnungen zur Ermittlung der wirksamen Wandschubspannungen im Hole-Erosion-Test zur Bestimmung der Erosionsparameter bindiger Böden -- Manuel Hark Beurteilung der Verflüssigungsneigung grobkörniger Böden -- Bozana Bacic Untersuchungen zur Gebrauchstauglichkeit der Gründungen von Offshore-Windenergieanlagen -- Torsten Wichtmann 1g Modellversuche mit granularen Säulen in organischen Böden -- Marcel Ney, Frank Rackwitz Bodenverdichtung - Experimentelle und numerische Untersuchungen -- Holger Pankrath Herausforderungen für die Spezialtiefbau-Forschung -- Wolfgang Wehr Zur Prognose von Ersatzfedersteifigkeiten von Tiefgründungssystemen am Beispiel der Itztalbrücke -- Thomas Meier Dynamische numerische Berechnungen zur Bewertung der Standsicherheit von Erddämmen unter Erdbebeneinwirkung -- Jamal Hleibieh, Ivo Herle CFD Simulation von Fluidstromung in Gesteinskluften mit OpenFOAM -- Maxim Finenko, Heinz Konietzky

Die Verbundkonstruktion aus Bodenmaterial und Geogitter bietet vielfältige Möglichkeiten zur kosteneffizienten Realisierung komplexer geotechnischer Bauvorhaben. Die wirkenden Effekte innerhalb des Verzahnungsbereiches von Geogitter und Bodenkörnern, die maßgeblich zur Stabilisierung des Verbundsystems beitragen, sind jedoch bislang nur unzureichend beschrieben bzw. nachgewiesen. Die Fortschritte auf dem Gebiet der numerischen Simulation, insbesondere hinsichtlich diskontinuumsmechanischer Verfahren, eröffnen innovative Möglichkeiten zur Analyse der Wirkungsmechanismen auf mikromechanischer Ebene. Die vorliegende Forschungsarbeit befasst sich daher mit der Entwicklung und Validierung numerischer Modelle in PFC3D, basierend auf den Randbedingungen und Ergebnissen von systematisch durchgeführten Laborversuchen, zur Reproduktion des natürlichen Interaktionsverhaltens innerhalb eines Geogitter-Boden Verbundsystems. Ein spezieller Fokus richtet sich auf die Modellierung granularer Böden unter Berücksichtigung der wesentlichen kornspezifischen Merkmale, insbesondere der Kornform. Die modelltechnische Beschreibung von Bodenkörnern erfolgt unter Anwendung der sog. Clump-Logik und basiert hauptsächlich auf den Ergebnissen einer fotooptischen Messmethode. Ein neu entwickeltes Verfahren zur Generierung von Kornzusammensetzungen mit spezifischer Lagerungsdichte wird vorgestellt. Die Kalibrierung eines einheitlichen mikromechanischen Parametersatzes zur Reproduktion des bodenmechanischen Verhaltens erfolgt anhand der Simulation von fünf standardisierten Prüfverfahren. Die charakteristische Struktur eines ausgewählten Geogitters wird modelltechnisch implementiert sowie das Verhalten unter Zug- und Torsionsbeanspruchung reproduziert. Der Nachweis eines realistischen Interaktionsverhaltens umfasst die Kalibrierung der Kontaktparameter zwischen den modellierten Verbundkomponenten anhand der Simulation von Herausziehversuchen. Die labor- und modelltechnische Entwicklung spezieller Interaktionsversuche ermöglicht es, präzise Aussagen zum Verbundverhalten unter verschiedenen Belastungssituationen zu treffen. Die wesentlichen Wirkungsmechanismen und Effekte werden unter Berücksichtigung von signifikanten Kennwerten quantifiziert, um zum einen die Effizienz dieser speziellen polymeren Baustoffe zu analysieren und zum anderen eine Grundlage zur Beurteilung und Bemessung von geogitterbewehrten Konstruktionen anhand von allgemeingültigen Systemparametern zu schaffen.

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