Detailergebnis zu DOK-Nr. 76034
Random-FEM-Analyse zur Stabilität von auftauenden Böschungen (Orig. engl.: Analysis of the stability of thawing slopes by random finite element method)
| Autoren |
S. Dong X. (B) Yu |
|---|---|
| Sachgebiete |
7.5 Rutschungen, Erosion, Böschungssicherung, Stützmauern |
Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board Vol. 2673, H. 10, 2019, S. 465-476, 10 B, 2 T, 36 Q. - Online-Ressource: Verfügbar unter: http://journals.sagepub.com/home/trr
Erdrutsche in Gebieten mit Frostwechselzyklen unterliegen einer komplexen Bodenmechanik und Bodenphysik, die sich mit den traditionellen Analysen des Grenzgleichgewichts von Massenbewegungen nicht abbilden lassen. Gefrieren bewirkt irreversible Änderungen der Bodeneigenschaften, nach dem Tauen stellt sich meist nicht wieder die ursprüngliche Verteilung der ohnehin räumlich streuenden Kennwerte des Bodens ein. Der Artikel beschreibt eine FE-Analyse mit zufällig variierenden Parametern (Random Finite Element Methode RFEM), bei der vor allem der Prozess des Auftauens und die dabei stattfindenden Veränderungen der Phasen simuliert werden. Das mechanische Verhalten der einzelnen Phasen des gefrorenen Bodens wurde durch Zylinderdruckversuche ermittelt. Triaxialversuche an gefrorenen Proben und aufgetauten Proben wurden mit einem FE-Modell simuliert. Zur Analyse der Hangstabilität wurde ein thermisch-mechanisch gekoppeltes RFE-Modelle entwickelt, mit dem exemplarisch für eine Böschung mit zufällig streuenden Eigenschaften die Auswirkungen der Temperatur auf die Verformungen simuliert werden kann. Berechnet wurden das Temperaturfeld, die Scherbeanspruchung und die Verschiebung für einen charakteristischen Temperaturverlauf im Jahreszyklus. Die Ergebnisse wurden anhand der Verformungen auf einen lokalen Sicherheitsfaktor zurückgeführt, der sich als Funktion des Orts und der Zeit ergab. Die größte Beanspruchung ergab sich im Juli, die größte Stabilität im Februar. Das Feld der größten Scherspannung und Verschiebungen folgt der Front des Auftauens und verläuft überwiegend parallel zur Oberfläche der Böschung. Die mit der Analyse prognostizierte Variationen in der Stabilität zeigte sich in guter Übereinstimmung mit Feldbeobachtungen.