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Untersuchung zur Bruchinitiation teilgesättigter Böschungen

Projektleitung
Wu Wei, Projektleiter/in
Laufzeit:
01.08.2009-31.07.2014
Programm:
Translational-Research-Programm
Art der Forschung
Angewandte Forschung
Projektpartner
Stanford University, 94305-4020 California, Vereinigte Staaten (USA).
Kontaktperson: Prof. Ronaldo Borja;
Funktion des Projektpartners: Partner

Weitere Informationen: http://www.fwf.ac.at/de/abstracts/abstract.asp?L=D&PROJ=L656

Mitarbeiter/innen
Beteiligte BOKU-Organisationseinheiten
Institut für Geotechnik
Gefördert durch
Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF) , Sensengasse 1, 1090 Wien, Österreich
Abstract
Massenbewegungen in Form von Rutschungen und Muren werden oft durch hydrologisch bedingte Instabilität von teilgesättigten Böschungen in Böden ausgelöst und stellen eine gravierende Gefahr für Leben und Eigentum dar. Ein besseres Verständnis für die Auslösemechanismen spielt bei der Prävention und Abminderung der Risiken eine wichtige Rolle. In diesem Projekt wird die Initiierung der verschiedenen Versagensphänomene, welche durch zunehmende Sättigung und Fluidströmung in teilgesättigten Bodenböschungen verursacht werden, experimentell und numerisch untersucht. Dabei werden Versuche an kleinmaßstäblichen Modellen in einer geotechnischen Zentrifuge durchgeführt. Die Modellböschungen werden zu Bruch gebracht und dabei messtechnisch intensiv instrumentiert. Die Befeuchtung und Fluidströmung im Boden werden durch eine ferngesteuerte Sprinkleranlage während des Versuchs realisiert. Die Modellversuche werden durch mechanisch-hydraulisch gekoppelte FE-Modelle numerisch simuliert. Dabei kommt ein gemischt sechsflächiges Element mit gleichstufiger Interpolation für Verschiebungen und Porenwasserdrücke zur Anwendung. Die numerischen Berechnungen werden durch das neu entwickelte Element stabilisiert und beschleunigt. Ein plastisches Stoffgesetz für teilgesättigte Böden mit Critical State und kontraktanten und dilatanten Volumendehnungen wird benutzt. Die globale Massenerhaltung des Fluids wird sowohl im experimentellen und als auch im numerischen Modell durch klar definierte Rand- und Anfangsbedingungen gewährleistet. Dadurch wird eine sinnvolle Analyse der Fluidströmungen ermöglicht. Die Parameter im Stoffgesetz werden anhand von Versuchen an Boden bestimmt, welcher auch für die Zentrifugenmodellversuche verwendet wird. Die numerischen Modelle werden durch die Zentrifugenversuche verifiziert.
Schlagworte
Computerunterstützte Simulation; Numeric Computation ; Bodenmechanik; Risikoforschung;
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