Inhaltsverzeichnis. 2 Entstehung der Gesteine und des Bodens... 21

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Petra Beckenbauer
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1 Inhaltsverzeichnis 1 Einführung Was ist Geotechnik? Geschichte der Geotechnik Anwendungen der Geotechnik Mechanisches Verhalten von Geomaterialien Selbstorganisation und Musterbildung Boden-Wasser-Wechselwirkung Methoden der Geotechnik Vielfalt in der Geotechnik Entstehung der Gesteine und des Bodens Aufbau des Bodens Kornverteilung Bodenansprache Mineralogische Zusammensetzung der Böden Bodenstruktur Spezielle Böden Bodenkenngrößen Dichten und andere Kennzahlen Dichtebestimmung in situ Schnellverfahren für die Bestimmung des Wassergehalts Konsistenz Bodenklassifikation Grundwasser Grundwasserströmung Gesetz von Darcy Elektroosmose Durchlässigkeit Bestimmung der Durchlässigkeit im Labor... 51

2 XIV Inhaltsverzeichnis Versuch mit konstanter Druckhöhe Versuch mit veränderlicher Druckhöhe Porenwasserdruck Potentialgleichung Grundwasserspiegel Stationärer Fall Annahme von Dupuit Instationärer Grundwasserspiegel Absenkung des Grundwasserspiegels durch Brunnen und Gräben Stationäre Lösung Lösung der instationären linearisierten Gleichung Anwendbarkeit des Gesetzes von DARCY bei Strömungen mit dv/dt Anisotrope Durchlässigkeit Transport im Grundwasser Strömungskraft Filter Durchlässigkeit von Fels Spannungen im Boden Spannung Spezielle Spannungszustände Das Diagramm von Mohr Spannungsfelder Spannungsausbreitung Setzungsberechnung Deformation bei eindimensionaler Kompression Beispiel einer Setzungsberechnung Effektive Spannungen Hydraulischer Grundbruch Prinzip der effektiven Spannungen Scherfestigkeit Reibung zwischen starren Körpern Innere Reibung Kohäsion Der Rahmenscherversuch Der Triaxialversuch Entfestigung und Restscherfestigkeit Scherfestigkeit kohäsiver Böden Anmerkungen zur Kohäsion Durchführungsvarianten des Triaxialversuches Konsolidierungsphase CD-Versuch CU-Versuch

3 Inhaltsverzeichnis XV UU-Versuch Fehlerquellen beim Triaxialversuch Ergebnisse von Triaxialversuchen Verhalten von undränierten Proben Undränierte zyklische Belastung Verflüssigung Einfluss der Geschwindigkeit Zur Geschichte der Gleichung Ungesättigte Böden Kapillarität Osmotische Saugspannung Filter Dampfdruck Messung der Saugspannung Transport von Wasser und Luft in ungesättigten Böden Diffusiver Transport Luftströmung Wasserströmung Kapillardruckkurve Effektive Spannungen in ungesättigten Böden Felsmechanik Scherfestigkeit von Festgestein Zugfestigkeit von Festgestein Sprödes und duktiles Verhalten Entfestigung Punktlastversuch Trennflächen und ihre Raumlage Kluftreibung Anisotropie Bruchmechanik Sprödbruch und plastisches Fließen Maßstabseffekt Diskrete Modelle Festigkeit der Felsmasse Quellen und Schwellen Felsmechanische Feldversuche Geodynamik Sand als Modell für Felsschichten Auffaltung Starrkörperbruchmechanismen Scherfugen und Verwerfungen Abtragung von Bergen

4 XVI Inhaltsverzeichnis 11 Konsolidierung Wassergesättigter Boden als Zweiphasenstoff Differentialgleichung für die Konsolidierung Ablauf der Konsolidierung Erddruck Berücksichtigung der Kohäsion Erddruck infolge Auflasten Verschiebungsabhängigkeit des Erddruckes Grafische Verfahren Verfahren von Culmann Verfahren von Engesser Lösung von Rankine Verteilung des Erddrucks Standsicherheit von Böschungen Unendlich lange Böschung Ebene Gleitfugen Gleitkreise im homogenen Boden Lamellenverfahren Zusammengesetzte Starrkörper-Bruchmechanismen Beispiel Böschungsstandsicherheit Erdrutsche Mobilisierung der Scherfestigkeit Grundbruch Gleitkreis im Boden ohne Reibung Zusammengesetzte Starrkörper-Bruchmechanismen Zonenbruch nach Prandtl Schräge Lasten Nachweis der Standsicherheit Kollapstheoreme Konstruktion von Spannungsfeldern Stoffgesetze und Simulationen Bedeutung von Stoffgesetzen für die Geotechnik Kontinuierliche und diskrete Körper Mathematische Struktur von Stoffgesetzen Lineare Elastizität Elastoplastische Stoffgesetze Hypoplastische Stoffgesetze Anforderungen an Stoffgesetze Ergänzende Betrachtungen zu Stoffgesetzen Mechanische Ähnlichkeit, Dimensionsanalyse und Modellversuche Zentrifugen

5 Inhaltsverzeichnis XVII Π-Theorem Bodendynamik Wellen mathematische Grundlagen Singuläre Flächen Kinematische Wellen Elastische Wellen in eindimensionalen Kontinua Wellen in endlichen Körpern Elastische Wellen im Vollraum (body waves) Rayleigh-Wellen Erdbeben Aufbau der Erde und Plattentektonik Stärke von Erdbeben Seismografen Charakterisierung der Bodenbewegung Gefährdung durch Erdbeben Bemessung von Konstruktionen für Erdbeben Messtechnische Geräte Feldversuche Verhalten des Bodens bei dynamischer Beanspruchung Flachgründungen Anforderungen Gründungsarten Zulässige Bodenpressungen Gründungstiefe Sohldruckverteilung Das Spannungstrapez-Verfahren Elastische Lösungen Steifezahlverfahren Elastische Bettung Starres Fundament auf elastischem Halbraum Vergleich der Berechnungsverfahren Stabilität von Türmen auf weichem Baugrund Einzelfundamente Plattengründungen Abdichtung von Gründungen Membrangründungen Pfahlgründungen Pfahltypen Bohren zur Herstellung von Pfählen Verrohrung Bohrhindernisse Setzungen beim Bohren

6 XVIII Inhaltsverzeichnis 19.3 Vertikales Tragverhalten Ermittlung der Pfahlkraft von Bohrpfählen aus Erfahrungswerten Mantelreibung Mantelverpressung Zugpfähle Schwell- und Wechselbelastung Nachweise Horizontales Tragverhalten Seitliche Pfahlbelastung Grenzlast von horizontal belasteten Pfählen Verdübelung kriechender Hänge Knicken von axial belasteten Pfählen Statische Probebelastung Dynamische Pfahlprüfung Rammformeln CAPWAP-Verfahren Verfahren von Kolymbas Integritätsprüfung Gruppenwirkung Pfahlplatten-Gründungen Baugrundverbesserung Bodenaustausch Optimaler Wassergehalt nach Proctor Plattendruckversuch Beimischen von Kalk Tiefenverdichtung Rütteldruckverdichtung Rüttelstopfverdichtung, Schottersäulen, Sandsäulen Dynamische Intensivverdichtung Sprengverdichtung Konsolidierung durch Vorbelastung Vertikaldrains Injektionen Niederdruckinjektionen Felsinjektionen Hebungsinjektionen (soil fracturing) Düsenstrahlverfahren Injektionsmittel Bodenvermörtelung Bodenvereisung Frosthebungen

7 Inhaltsverzeichnis XIX 21 Grundwasserhaltung Dichtwände, Schmalwände Injektionssohlen Hochliegende Injektionssohlen Tiefliegende Injektionssohlen Unterwasserbetonsohlen Wasserhaltung durch Brunnen Senkkasten, Caissons Sicherung von Geländesprüngen Stützmauern Grabenverbau Trägerbohlwand Stahlspundwände Bohrpfahlwände Schlitzwände Lösen des Bodens Wandherstellung Einphasen-Schlitzwand mit eingestellter Spundwand Leitwand Stützflüssigkeit Fugen Dichtigkeit Standsicherheit bei der Herstellung Statische Berechnung von Stützwänden Berücksichtigung des Grundwassers, hydraulischer Grundbruch Anker Bewehrte Erde Faserbewehrter Boden Nagelwände Tunnelbau Einführung Geschichtliches Bezeichnungen im Tunnelbau Vortrieb Sprengvortrieb Schildvortrieb TBM-Vortrieb Bergwasser Sicherung Tunnelstatik Lösungen für tiefliegende Tunnel Tragwirkung der Systemankerung

8 XX Inhaltsverzeichnis Einige Näherungslösungen für seichte Tunnel Oberflächensetzungen infolge Tunnelvortriebs Staudämme Allgemeine Übersicht Entwurf Abdichtung Erosion Filter Spannungen, Verformungen, Standsicherheit Bau Boden Steinschüttung Erdbeben Lawinenschutzdämme Überwachung Geothermie Überblick Wärme- und Kältemaschinen Geotechnische Untersuchungen, Untergrunderkundung Untergrunderkundung Erkundungsbohrungen Verrohrung Verfüllen der Bohrlöcher Kleinbohrungen Grundwasserbeobachtungspegel Wasserprobenentnahme Bodenproben Versuchsprogramm Probenaufbereitung Art und Umfang der Versuche Sondierungen Rammsondierung Drucksondierung Flügelsondierung Pressiometer Seitendrucksonde Dilatometer Geophysikalische Erkundung Inverse Probleme Geophysikalische Methoden Interpolation räumlicher Daten Geotechnischer Bericht

9 Inhaltsverzeichnis XXI 27 Messtechnik Beobachtungsmethode Statistische Grundlagen der Messtechnik Messgeräte Messung des Porenwasserdrucks Messung von Verschiebungen im Untergrund Umweltgeotechnik Bewertung der Schadstoffe Ausbreitung und Abbau der Schadstoffe Sanierung von kontaminiertem Boden Biologischer Abbau Extraktion Reaktive Wände, Funnels & Gates Deponien Deponie-Entgasung Deponie-Sickerwasserfassung Arbeitsschutz Geokunststoffe Prüfverfahren für Geotextilien Einsatz von Geokunststoffen zur Bodenbewehrung Einsatz von Geokunststoffen zur Belastung von Schottersäulen Sicherheit und Normen Sicherheit Globalsicherheit und Teilsicherheiten Grenzzustände Charakteristische Werte Geotechnische Kategorien Einwirkungen/Widerstände Begriffe aus der Wahrscheinlichkeitstheorie Sicherheit, wahrscheinlichkeitstheoretisch Risikobewertung Sach- und Namensregister

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