Nicht alle Dämme halten

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1 Nicht alle Dämme halten DGMT Fachseminar, Wiedervernässung von Hochmooren Juni 2011, Alfred Toepfer Akademie f. Naturschutz Dipl.-Ing. FH Stephan Strobel Geo-Engineering.org GmbH Prof. Dr. Tobias Mörz Uni-Bremen, MARUM Forschungszentrum

2 Versagen von Torfdämmen Was ist ein Böschungs- / Grundbruch Spezielle Problematik der Moordämme Aufbau Dimensionen Auswirkung allgemeine Problematik im Moorbau Alternativen, Lösungen der Bauwirtschaft Modelle, Vordimensionierung von Dämmen

3 Was für Versagensarten? Problemfall Damm: 1. Überströmung 2. Durchströmung 3. Unterspülung 4. Schwankung des Wasserspiegels 5. Bruchkörper des Dammes 6. Setzungen des Dammes Quelle: Powerpoint, Geotechnik im Flussbau, S.M.Springman, P. Teysseire, Institut für Geotechnik ETH Zürich, Teysseire & Candolfi AG Visp,

4 Aufbau: Spezielle Problematik der Moordämme Material: Torf auf Torf (Weistorf, Schwarztorf) Quelle: Word Dok, Was sind Hochmoore, Elke Freese, UNI-Oldenburg,

5 Damm - Modelltypen Typ 4: mehrschichtiger Aufbau des Dammes Sandlagen als untere mineralische Schichten, überlagert von mehreren homogenen Torflagen, mit aufgeschütteten Torfdämmen der oberen Lagen. Quelle: Powerpoint, Geotechnik im Flussbau, S.M.Springman, P. Teysseire, Institut für Geotechnik ETH Zürich, Teysseire & Candolfi AG Visp,

6 mehrschichtiger Aufbau des Dammes Reste der Torfschicht werden im Randbereich als Damm ausgebildet Stauwasserbildung durch Regenwasser Erhöhung des Wasserstandes gewünschter Nachwuchs von Weistorf

7 Dimensionen von Dämmen dauerhaft standfest bei kleinen Dämmen H < 1,25 m oft anzutreffen sind aber Dämme mit a = 1,5 m b = 1,5 m H = 3,0 m a b H

8 Einwirkungen auf den Damm Erosion durch verschiedene Einwirkungen 1. Überströmung 2. Durchströmung 3. Unterspülung 4. Schwankung des Wasserspiegels 5. Bruchkörper des Dammes 6. Setzungen des Dammes Erhöhung des Drucks H

9 Auswirkungen auf den Damm Ausspülung und Abgleiten des Dammes Böschungsbruch des Dammes

10 allg. Problematik im Moorbau Materialien, naturnaher Bau Torf Holz Hobel und Sägespäne Zugänglichkeit Schweres Gerät benötigte Massen größere Volumina oft nicht vorhanden hoher finanzieller Aufwand Quelle: Powerpoint, NNA-Seminar, Dipl. Ing. Peter Germer, BUND Diepholzer Moorniederung,

11 Wo treten die Probleme auf? hohe Dämme unter starken Belastungen meist im Randbereich von Hochmooren Abschlussdämme

12 Bsp. 1 Esterweger Dose Möllerpütte WT?? ST

13 Bsp. 2 Esterweger Dose gefährdeter Rand und Eckbereich zum alten Abbaufeld

14 tatsächliche Höhenunterschiede Richtig: Dämme oft nicht höher als 1,0 m bis 1,5 m über Mooroberkante Falsche: Geländeunterschied zwischen Mooroberkante und Umfeld oft zwischen 2,0 m bis 3,0 m R F

15 tatsächliche Höhenunterschiede

16 tatsächliche Höhenunterschiede

17 Alternativen, Lösungen der Bauwirtschaft Worauf muss geachtet werden? Quelle: Powerpoint, Geotechnik im Flussbau, S.M.Springman, P. Teysseire, Institut für Geotechnik ETH Zürich, Teysseire & Candolfi AG Visp,

18 Alternativen, Lösungen der Bauwirtschaft Verminderung der durchströmenden Wassermengen Kernsystem mit Filterschichten Dichtwand im Damm Drainage gegen Erosion Abfluss des eindringenden Oberflächenwassers Verhinderung des hydraulischen Grundbruchs Abdichtung im Untergrund Injektionen im Untergrund Beachtung von zyklischen Effekten wechselnde Wasserstände und Sättigungen Verhinderung von innerer Erosion Zerfall und Ausspülung von Dammmaterial

19 Alternativen, Lösungen der Bauwirtschaft Wie könnte so ein Damm aussehen? D F S E F: fester in den Untergrund einbindender Dammkern D: Abdichtungsschicht S: filtermaterial und Widerlager des Dammes E: Entwässerungsrinne für Oberflächenwasser Quelle: Powerpoint, Geotechnik im Flussbau, S.M.Springman, P. Teysseire, Institut für Geotechnik ETH Zürich, Teysseire & Candolfi AG Visp,

20 Alternativen, Lösungen der Bauwirtschaft Ausbau zu einem drei-zonen-damm D: moorseitige, einbindende Abdichtung S: schwerer Dammkörper F: filtermaterial und Widerlager des Dammes E: Entwässerungsrinne für Oberflächenwasser

21 momentane Situation der Esterweger Dose Setzungen durch Trocknung Fahrdamm Erosion durch Oberflächenwasser Böschungsbruch WT ST hydraulischer Grundbruch

22 geplante Baumassnahmen in der Esterweger Dose Setzungen durch Entwässerung Erosion durch Oberflächenwasser Böschungsbruch WT Damm WT neues Stauziel ST hydraulischer Grundbruch

23 Was müsste geändert werden? Modell bis in den Schwarztorf einbindende Sperrschicht hinterlagert von einem schweren Dammkörper gestützt von einem Dammfuß Entwässerungsleitung WT ST

24 mögliche Umsetzung mit vorhandenen Baumaterialien Ausbildung eines Dammkörpers aus Sand (mit überhöht, Setzungen) vorgelagert von einer Schwarztorfschicht o. Dichtfolie die in den Untergrund einbindet hinterlagert von einem Dammkörper durchzogen von Dränageleitungen zur dauerhaften Entwässerung des Dammkörpers Entwässerungsgraben Fahrweg WT Bepflanzung regelmäßige Pflege ST

25 Vordimensionierung Bodenkennwerte von Schwarztorf HZ Spitzenwiderstand qc: < 7,5 MN/m² (muss vor Ort ermittelt werden) Konsistenz : steif bis halbfest (muss im Labor ermittelt werden) Wichte ỵ/ ý: kn/m³ / 2-3 kn/m³ (aus Tabellenwerk, muss im Labor ermittelt werden) Steifebeiwert ve/ we: 4,0 / 1,0 (aus Tabellenwerk, muss im Labor ermittelt werden) Scherwinkel φ k / c k: < 15 / 10 kn/m² (aus Tabellenwerk, muss im Labor ermittelt werden) Scherparameter undräniert cu,k: 6-60 kn/m² (aus Tabellenwerk, muss im Labor ermittelt werden) Durchlässigkeitsbeiwert kk: 0, m/s Wasserstände (muss vor Ort ermittelt werden)

26 Vordimensionierung Auslegung für verschiedene Lastfälle L1: höchstes Stauwasser L2: niedrigstes Stauwasser L3: Trockenfall

27 Modellierung ist Zustand: L1 Prüfung auf Böschungsbruch ohne Lasten Berechnungen erstellt mit GGU Stability, S. Strobel

28 Modellierung ist Zustand: L1 Prüfung auf Böschungsbruch ohne Lasten Berechnungen erstellt mit GGU Stability, S. Strobel

29 Vordimensionierung Sand Damm: L1 Prüfung auf Böschungsbruch ohne Lasten Berechnungen erstellt mit GGU Stability, S. Strobel

30 Vordimensionierung Sand Damm mit 5t Last: L1 Prüfung auf Böschungsbruch mit Lasten Berechnungen erstellt mit GGU Stability, S. Strobel

31 Vordimensionierung Sand Damm mit 5t Last: L1 Prüfung auf Böschungsbruch mit Lasten Berechnungen erstellt mit GGU Stability, S. Strobel

32 Vordimensionierung Sand Damm mit 5t Last: L1 Prüfung auf Böschungsbruch mit Lasten Berechnungen erstellt mit GGU Stability, S. Strobel

33 Vordimensionierung Sand Damm mit 5t Last: L1 Prüfung auf Grundbruch mit Lasten Berechnungen erstellt mit GGU Stability, S. Strobel

34 Vordimensionierung Sand Damm mit 5t Last: L1 Prüfung auf Grundbruch mit Lasten u. Erdanker Berechnungen erstellt mit GGU Stability, S. Strobel

35 Vordimensionierung Sand Damm mit 5t Last: L1 Prüfung auf Grundbruch mit Lasten mit Erddübeln Berechnungen erstellt mit GGU Stability, S. Strobel

36 Vordimensionierung Prüfung auf Böschungsbruch und Grundbruch mit Lasten und mit Erddübeln Prof. Dr. Tobias Mörz Dipl.-Ing. FH Stephan Strobel