Das Projekt "Vorhaben: Standsicherheit und Stabilitaet gashydratfuehrender Tiefseehaenge und Meeresboeden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz, Fachgebiet Wasserreinhaltung durchgeführt. Die zentralen zu beantwortenden Fragen lauten: Gibt es einen physikalischen Zusammenhang zwischen der Dissoziation von Gashydraten und Tiefseerutschungen? Wenn ja, welche Prozessfunktion kommt dabei der Gasfreisetzung zu: Motor und/oder Folgeerscheinung? In einer engen Verknüpfung natur- und ingenieurwissenschaftlicher Methoden sollen dynamische Instabilitätskriterien und stoffliche Steuerungsmechanismen von Rutschungen Gashydrat führender Kontinentalhänge mit Hilfe bodenmechanischer Laborversuche und numerischen Berechnungen erarbeitet werden. Ergebnisse: Das Verständnis und die Kenntnis der ablaufenden mechanischen Prozesse in marinen Sedimenten vor und während der Gashydratbildung, bei und nach der Gashydratrückbildung ist die fundamentale Grundlage für die Prognose der Standsicherheit von Tiefseehängen und Meeresböden. Es wurde eine bodenmechanische Versuchsanlage (Gashydrat-Test-System = GTS) entwickelt und gebaut. Mit Hilfe von GTS wird es erstmals möglich sein, die Spannungsreaktionen als Folge der Bildung und Rückbildung von Gashydraten in Sedimenten unter natürlichen marinen Randbedingungen meßtechnisch zu erfassen. Weiterhin wurde eine Experimentaltechnologie (Verfahrens- und Anlagentechnik) zur Untersuchung der physiko-chemischen Gashydrat/Sediment-Interaktionsmechanismen entwickelt. Auf der Grundlage der gewonnenen Ergebnisse wurde ein Verfahren erarbeitet, mit dem die schnelle Erzeugung von Gashydraten im Labor möglich ist. Damit ist es erstmals möglich, Gashydrate in künstlichen Sedimenten unter natürlichen marinen Randbedingungen reproduzierbar zu erzeugen. Parallel wurde ein virtuelles Labor eingerichtet, um eine breite Palette von physiko-chemischen Studien durchführen zu können. Werkzeug des virtuellen Labors ist die Distinkt-Elemente-Methode (DEM). Es ist gelungen, die Bildungsprozesse von Gashydraten numerisch zu simulieren und die dabei im Sediment ablaufenden Spannungsprozesse zu verfolgen. Mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) wurden die dynamischen Prozesse submariner Hangrutschungen modelliert. Es konnte gezeigt werden, daß selbst Böschungen mit geringen Neigungswinkeln kollabieren können. Die Berechnungen zeigen auch, daß mikroseismische Ereignisse (Mikrobeben) diese Prozesse beeinflussen.
Das Projekt "Standsicherheitsbewertung von Kippen und Kippenboeschungen - Prognose von Setzungsfliessen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Geotechnik durchgeführt. Auf der Grundlage bisheriger Forschungsergebnisse ist es moeglich, Kippenflaechen anhand ihrer Kornzusammensetzung, der Kornabrundung, der Lagerungsdichte und ihres Saettigungsgrades hinsichtlich ihrer Verfluessigungsgefaehrdung einzuschaetzen. Wenn alle diese Kriterien auf eine Verfluessigungsgefaehrdung hinweisen, kann der Grad der Gefaehrdung gegenueber Verfluessigung anhand von Verfluessigungstests im statischen bzw. dynamischen Triaxialgeraet untersucht werden. Verfahren zur quantitativen Bewertung der Verfluessigungsgefahr und des Ausmasses von Setzungsfliessrutschungen wurden weiterentwickelt. So wurden die Formel zur Berechnung des kritischen Wasserstandsverhaeltnisses in der Kippe sowie die Formel zur Abschaetzung der Rueckgriffweite einer moeglichen Setzungsfliessrutschung ueberarbeitet. Ziel der Forschung war eine genaue Einschaetzung der Setzungsfliessgefahr unter Beruecksichtigung statischer und dynamischer Belastungen. Es wurden systematische Untersuchungen zum Festigkeitsverhalten von Kippensanden durchgefuehrt. Auf der Grundlage der Forschungsarbeiten wird eine sinnvolle Herangehensweise zur Bestimmung der Festigkeitswerte im Labor vorgeschlagen. Von besonderem Interesse ist die Standsicherheit von Boeschungen bei dynamischer Belastung, insbesondere bei Spreng- und Ruetteldruckverdichtungsmassnahmen. Es wurde ein Verfahren entwickelt, mit dem die Gefahr des Eintretens einer Setzungsfliessrutschung bei Sprengverdichtung und Ruetteldruckverdichtung abgeschaetzt werden kann. Im Ergebnis entstand ein anwenderorientierter Leitfaden zur Beurteilung der Setzungsfliessgefahr und zum Schutz von Kippen und Kippenboeschungen gegen Setzungsfliessen, in dem auch die Erkenntnisse der anderen Teilprojekte zusammengefasst wurden.
Das Projekt "Experimentelle und numerische Untersuchungen zum Verformungs-, Relaxations- und Rissverhalten von Deponiedichtungsasphalt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Fachbereich 09 Bauingenieurwesen und angewandte Geowissenschaften, Institut für Bauingenieurwesen, Fachgebiet Grundbau und Bodenmechanik durchgeführt. Zur verbesserten Beurteilung der Verformbarkeit von Asphaltdichtungen sollen die rissfrei ertragbaren Spannungen und Dehnungen von Deponiedichtungsasphalt experimentell ermittelt und das Rissverhalten untersucht werden. Dazu werden weggesteuerte Triaxialversuche durchgefuehrt werden, bei denen eine langsame Belastungsgeschwindigkeit und ein Ueberlagerungsdruck aufgebracht werden. Die deviatorische Beanspruchung erfolgt auf Zug. Ausserdem werden Biegeversuche durchgefuehrt, mit denen ein weitestgehend reiner Biegespannungszustand realisiert wird. Somit werden Aussagen ueber rissfrei ertragbare Spannungen, Dehnungen und deren Uebertragbarkeit auf Querschnittskruemmungen moeglich. Die Versuche werden an im Labor hergestellten Dichtungsasphaltproben mit 6 mal 6 cm2 Querschnitt durchgefuehrt. Die variierten Parameter sind der Bindemittelgehalt, die Bitumenart sowie die Temperatur in einem Bereich zwischen 5 und 35 Grad Celsius, die Belastungsgeschwindigkeit und bei den triaxialen Zugversuchen ein isotroper Ueberlagerungsdruck. In einem theoretischen Teil soll der zu erwartende Verlauf der Messwerte ueber die Zeit mit den aus der Literatur bekannten Materialbeschreibungen ermittelt werden.
Das Projekt "Spannungs-Verformungverhalten feststoffreicher Dichtwandmassen fuer den Grundwasserschutz bei Deponien und Altlasten; Erarbeitung praxisnaher Pruefmethoden und Bewertungskriterien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Institut für Grundbau und Bodenmechanik durchgeführt. Das Spannungs-Verformungs-Verhalten von Dichtwandmassen ist bis jetzt groesstenteils in einaxialen Druckversuchen untersucht worden. Da einaxiale Druckversuche keine realistische Simulation der in einer Dichtwand herrschenden Spannungszustaende zulassen, sollte im dargestellten Forschungsvorhaben mit Hilfe der bodenmechanischen Untersuchungsmethoden das Spannungs-Verformungs-Verhalten von Dichtwandmassen, insbesondere mit hohem Feststoffanteil, unter realistischen Spannungszustaenden geprueft werden. Die Untersuchungen zeigten, dass sich Dichtwandmassen unter Belastung deutlich anders als Boeden verhalten. Zur weiteren Erforschung des Spannungs-Verformungs-Verhaltens von Dichtwandmassen sollten Relaxation und Kriechen staerker beruecksichtigt werden.