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Beitrag zur Klärung der Mechanismen von VerdichtungssprengungenTamáskovics, Nándor 09 June 2000 (has links)
Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag zur Entwicklung eines bisher fehlenden rechnerischen Bemessungsverfahrens für die Sprengverdichtung von annähernd wassergesättigten, granularen Lockergesteinen. Gestützt auf experimentelle Erkenntnisse aus Modellversuchen mit Einzelsprengungen wird eine neue Hypothese zum Mechanismus von Verdichtungssprengungen aufgestellt. Ausgehend von den Erhaltungsgleichungen der mit dem Konzept der Volumenfraktionen erweiterten Theorie poröser Medien wird mit Hilfe einer deduktiven konstitutiven Analyse eine allgemeine, konsistente Theorie zum Verhalten von Lockergesteinen unter der Belastung von Sprengungen formuliert und durch Einbeziehen der Theorie der Hypoplastizität sowie weiterer induktiver konstitutiver Gleichungen in eine geschlossene, spezielle Theorie überführt. Die Anwendung der allgemeinen Theorie auf den Fall einer quasieindimensionalen Bewegung führt auf eine spezielle Nahfeldtheorie, deren numerische Lösung in guter Übereinstimmung mit den erzielten experimentellen Ergebnissen steht. Durch systematische Berechnungen wird der Einfluss von geotechnischen und sprengtechnischen Eingangsgrößen auf die Wirksamkeit von Einzelsprengungen in Böden untersucht und ein verbessertes Verfahren zur Dimensionierung von Verdichtungssprengungen wird vorgeschlagen.
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Einfluss von Impuls und Energie auf die Kontrolle und Optimierung der FallgewichtsverdichtungKnut, Alexander 25 June 2024 (has links)
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Prozessführung der Fallgewichtsverdichtung. Konkret wird der Einfluss der eingetragenen kinetischen Energie und des Impulses auf die Kinematik des Fallgewichts und die Reaktion des Bodens untersucht. Die aktuell etablierte Dimensionierung der Fallgewichtsverdichtung erfolgt einzig auf Basis der potentiellen Energie des Fallgewichts. Mindestens eine weitere unabhängige Steuergröße fehlt, um den Prozess zu optimieren. Die Arbeit analysiert hierzu den Einfluss des Impulses mit 1-g-Modellversuchen. Die Beschleunigung des Fallgewichts zeigt zwei charakteristische Bereiche: (1) eine starke Überhöhung, kurz nach dem Einschlag und (2) ein Plateau, welches länger anhält und dann abrupt endet. Die Überhöhung der Beschleunigung ist direkt proportional zur quadratischen Einschlaggeschwindigkeit und ergibt sich aus der Impulsfortpflanzung im Boden. Dies mobilisiert eine zusätzliche Masse im Boden, die gemeinsam mit dem Fallgewicht mit gleicher Geschwindigkeit in den Boden eindringt. Diese Phase wird dominiert durch den Unelastischen Stoß zwischen Fallgewicht und Boden. In der zweiten Phase erfolgt ein reibungsbehafteter Lastabtrag, der mit der Änderung der Kratertiefe korreliert.
Mit dem Wissen um diese Mechanismen wird ein Optimierungsparameter vorgeschlagen, Mit dem gezeigt wird, dass durch Reduktion der Einschlaggeschwindigkeit bei gleichbleibendem Impuls die Fallgewichtsverdichtung effizienter ausgeführt werden kann. Ferner wird demonstriert, dass die Kratertiefenentwicklung mit fortschreitender Ausführung progressiv oder degressiv verlaufen kann. Zusammenfassend zeigt die Arbeit, dass der Einsatz schwerer Fallmassen, die aus geringer Höhe fallen effizienter ist, als der Einsatz leichter Fallmassen, welche aus großer Höhe fallen. Der Grund dafür liegt in der nachteiligen Mobilisierung der zusätzlichen Bodenmasse, welche proportional zur quadratischen Einschlaggeschwindigkeit zunimmt und das Eindringen des Fallgewichts durch seine zusätzliche axiale Trägheit hemmt.
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Grundlagen zur Optimierung der RütteldruckverdichtungHell, Marylin 24 June 2024 (has links)
Das Thema der Optimierung der Rütteldruckverdichtung ist seit vielen Jahrzehnten Gegenstand der Forschung. In dieser Arbeit werden die bisher untersuchten Mechanismen und Erkenntnisse zusammengefasst. Es ergeben sich jedoch einige Fragestellungen, aus denen sich die Forschungsfragen der vorliegenden Arbeit ableiten lassen. Die meisten Erkenntnisse sind theoretischer Natur und vieles wurde in der Praxis noch nicht nachgewiesen. Aus diesem Grund wurde ein Modellversuchsstand aufgebaut, der die Rütteldruckverdichtung mit einem Modellrüttler realitätsnah abbilden kann. Die darin eingebaute Sensorik wird im Rahmen einer Parameterstudie eingesetzt, bei der Standardversuche zur Rütteldruckverdichtung mit Parametervariationen durchgeführt werden. Durch die Parameterstudie konnten einige Vermutungen, die bisher nur theoretischer Natur waren oder aus der praktischen Anwendung stammen, erstmals nachgewiesen werden. Dazu gehören ein großer Einfluss der Schwingwegamplitude auf die Verdichtung sowie ein starker Einfluss der eingestellten Verdichtungsfrequenz. Diese Parameter sollten optimiert und nicht maximiert werden, da dies die Verdichtung wieder verschlechtern kann. Darüber hinaus hat sich der Vorlaufwinkel als geeigneter Regelparameter erwiesen, da er ein reproduzierbares Verhalten in gleichen Tiefenlagen zeigt. Weiter zeigt er das Ende eines Verdichtungsschritts in der jeweiligen Tiefenlage an, wenn er einen nahezu konstanten Wert erreicht. Zudem konnte durch den Vergleich verschiedener Verdichtungsverfahren die schrittweise Verdichtung gegenüber dem Pilgerschrittverfahren und dem konstanten Ziehen als beste Methode identifiziert werden. Auf Basis der Auswertungen wurde ein neuer Regelparameter eingeführt. Mit Hilfe des Sensorphasenwinkels kann das Bewegungsverhalten des Rüttlers erfasst und ein unrundes Bewegungsverhalten erkannt werden. Des Weiteren konnte ein Einfluss der Spülmethode, des Spüldurchsatzes und der Kornzertrümmerung festgestellt werden. Eine optimierte Verdichtungskontrolle und ein optisches Verfahren zur qualitativen Bewertung der Verdichtung wurden erstmals eingesetzt. Kern der vorliegenden Arbeit ist die Optimierung der Rütteldruckverdichtung. Hierzu konnten geeignete Regelparameter identifiziert und in Form eines multikriteriellen Regelalgorithmus umgesetzt werden. Dieser wurde für das Eindringen und Heben vorgeschlagen und erstmals für die Verdichtung angewendet. Der Modellrüttler passte seine Frequenz anhand der aufgezeichneten Sensordaten an die umgebenden Bodeneigenschaften an. Die dabei verwendeten Regelparameter wurden variiert und mit Großversuchen verglichen, um Wege und Potentiale aufzuzeigen, die im Großgerät Anwendung finden sollten. Die vorliegende Arbeit legt den Grundstein, um die gewonnenen Erkenntnisse in weiteren Modellversuchen anzuwenden und die neu entstandenen Forschungsfragen zu beantworten. Dadurch kann die Rütteldruckverdichtung optimiert werden, um in Zukunft ressourcenschonender und intelligenter eingesetzt zu werden.
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Biologischer Abbau organischer Substanz bei unterschiedlichem Wassergehalt in einem ModellversuchBirth, Volker 11 June 2019 (has links)
In der Landnutzung stellt die Bewertung der Versorgung mit organischer Bodensubstanz (OBS) eine besondere Herausforderung dar. Dabei wird der Einfluss der Bodenfeuchte aufgrund des globalen Klimawandels an Bedeutung gewinnen, da die Wasserverfügbarkeit Einfluss auf die Aktivität der bodenlebenden Mikroorganismen nimmt. Ziel der Arbeit waren daher Aussagen, inwieweit verschiedene Wassergehalte den biologischen Umsatz bei der Inkubation von Bodenproben mit unterschiedlicher Herkunft sowie organischer Düngung beeinflussen. In einem Modellversuch wurden Bodenproben ungedüngter Parzellen von drei deutschen Dauerfeldversuchen in einer zweifaktoriellen Blockanlage in Abhängigkeit von organischer Düngung (Weizenstroh, Stallmist) und Wassergehalt inkubiert. Die Experimente wurden in vier Feuchtigkeitsstufen mit 10, 40, 65 und 90 % der Feldkapazität über einen Zeitraum von 85 Tagen bei einer Temperatur von 25 °C realisiert. Zusätzlich sind vor und nach der Inkubation Thermogravimetrische Bodenanalysen (TGBA) durchgeführt worden.
Die Ergebnisse belegen einen mit dem Wassergehalt steigenden C-Umsatz, da die Aktivität von aeroben Mikroorganismen bis zur Wassersättigung des Bodens zunimmt. Die Steigerung war bei Zugabe von Weizenstroh höher als bei Stallmist, ohne Düngerzusatz signifikant niedriger. Gleichzeitig änderte sich die Dynamik der Abbauprozesse. Durch besonders trockene Verhältnisse wurde die Umsetzung verzögert, zudem sank die Umsatzrate langsamer. Ein dauerhafter Einfluss des Standorts auf den Umsatz der Düngemittel war dagegen nicht nachweisbar. Der biologische Abbau im Inkubationsversuch veränderte darüber hinaus die thermische Zerfallsdynamik. Die größten Veränderungen wurden nach Zugabe von Stroh festgestellt. Nicht geklärt werden konnte, ob in Böden mit höherer Versorgung durch organische Substanz gleiche Ergebnisse erzielt werden können. / In land use, the assessment of the supply of organic soil matter (OBS) is a particular challenge. The influence of soil moisture on global climate change will become increasingly important, as water availability influences the activity of soil-living microorganisms. The aim of the work is therefore to determine the extent to which different water contents influence the biological turnover during the incubation of soil samples with different origins as well as organic fertilisation. In a model experiment, soil samples from unfertilized plots of three German long-time field experiments were incubated in a two-factor block facility depending on organic fertilization (wheat straw, manure) and water content. The experiments were carried out in four humidity levels with 10, 40, 65 and 90 % of the field capacity over a period of 85 days at a temperature of 25 °C. In addition, thermogravimetric soil analyses (TGBA) were performed before and after incubation.
The results prove a C turnover increasing with the water content, since the activity of aerobic microorganisms increases until the water saturation of the soil. The increase was higher with the addition of wheat straw than with manure, without fertilizer significantly lower. At the same time, the dynamics of the degradation processes changed. Due to particularly dry conditions, conversion was delayed and the turnover rate fell more slowly. A lasting influence of the site on fertilizer turnover was not proved. In addition, the biological degradation in the incubation experiment changed the thermal decay dynamics. The largest changes were observed after the addition of straw. It could not be clarified whether the same results could be achieved in soils with a higher supply of organic matter.
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