© Stephan Semprich1 Durchströmung einer Böschung Folie 1

TUGPo

ren-

und

Klu

ftwas

serh

ydra

ulik

Versagen einer Böschung

Verbreiterung der Autobahn A2 auf Höhe der Pack, Mai 2006Wulf Schubert

© Stephan Semprich1 Durchströmung einer Böschung Folie 2

TUGPo

ren-

und

Klu

ftwas

serh

ydra

ulik

Strömungsnetz 1

© Stephan Semprich1 Durchströmung einer Böschung Folie 3

TUGPo

ren-

und

Klu

ftwas

serh

ydra

ulik

Strömungsnetz 2

Stromliniennetz Äquipotentiallinie

Stromlinie

Bedingung: a/b = constant (isotrope Durchlässigkeit k)

Potenzialdifferenz H = 10 m

Gleiche Niveauunterschiede n1 = 10

Stromfäden n2 = 4

Geschwindigkeit in der Masche i

Wassermenge je Stromfaden

Gesamtwassermenge

iii an

Hkikv

1

ab

nHkq 1

qnQ 2

[m/s]

[m3/s]

[m3/s]

© Stephan Semprich1 Durchströmung einer Böschung Folie 4

TUGPo

ren-

und

Klu

ftwas

serh

ydra

ulik

Auftrieb und Strömungskraft 1

sin21 dyuu

ww

sin34 dyuu

ww

sin3421 dyuuuu w

dhdxuudxudhu

wwww

coscos 1414

dhdxuudxudhu

wwww

coscos 2323

dhdxuuuu w cos2314

© Stephan Semprich1 Durchströmung einer Böschung Folie 5

TUGPo

ren-

und

Klu

ftwas

serh

ydra

ulik

Auftrieb und Strömungskraft 2Resultierende in y-Richtung:

Resultierende in x-Richtung:

sinsin21 Aw Fdydxdxuu

sindyw

Auftrieb dydxF wA

SA FFdyuu cos14

wdhdx cos

Swww Fdydxdydhdydx coscos

Strömungskraft dFiF wS

dFidydxdxdhdydhF wwwS /

[kN]

[kN]

© Stephan Semprich1 Durchströmung einer Böschung Folie 6

TUGPo

ren-

und

Klu

ftwas

serh

ydra

ulik

Hangparalleles Gleiten 1

10,26 kN 21,79 kN Ausnutzungsgrad = 0,47

Boden

k = 20 kN/m3

c‘k = 5 kN/m2

‘k = 35 °

Kräfte

G = b ∙ h ∙

N = b ∙ h ∙ ∙ cos

T = b ∙ h ∙ ∙ sin

QT = b ∙ h ∙ ∙ cos ∙ tan

C =

Bemessungswert der Beanspruchungen Bemessungswert des Widerstandes gegen Einwirkungen

cb

cos

Gk

d hbE

sin

dMkrepFd aXFEE ;/; dMkrepFd aXFRR ;/;

0,120sin0,10,205,10,1

''

'cos

'tancosc

kkG

kd

cbhbR

15,10,5

20cos0,1

15,135tan0,120cos

0,10,205,10,1

Hangparalleles Gleiten ohne Sickerströmung

Bemessungssituation BS1

Schadensfolgeklasse CC2

© Stephan Semprich1 Durchströmung einer Böschung Folie 7

TUGPo

ren-

und

Klu

ftwas

serh

ydra

ulik

Hangparalleles Gleiten 2

11,04 kN 14,07 kN Ausnutzungsgrad = 0,78

Boden

‘k = 11 kN/m3

c‘k = 5 kN/m2

‘k = 35 °

‘w = 10 kN/m3

Kräfte

G = b ∙ h ∙

N = b ∙ h ∙ ∙ cos

T = b ∙ h ∙ ∙ sin

QT = b ∙ h ∙ ∙ cos ∙ tan

C =

S = b ∙ h ∙ w ∙ i

i = tan

Bemessungswert der Beanspruchungen Bemessungswert des Widerstandes gegen Einwirkungen

cb

cos

Gw

Gk

d ihbhbE

sin'

dMkrepFd aXFEE ;/; dMkrepFd aXFRR ;/;

0,136,00,10,105,10,10,120sin

0,10,115,10,1

''

'cos

'tancos'

c

kkG

kd

cbhbR

15,10,5

20cos0,1

15,135tan0,120cos

0,10,115,10,1

Hangparalleles Gleiten mit Sickerströmung

Bemessungssituation BS1

Schadensfolgeklasse CC2

© Stephan Semprich1 Durchströmung einer Böschung Folie 8

TUGPo

ren-

und

Klu

ftwas

serh

ydra

ulik

Teilsicherheitsbeiwerte, EC 7Geotechnische Einwirkungen (F) (Auszug aus Tabelle 16)

Bodenkenngrößen (M) (Auszug aus Tabelle 17)

Widerstände (R) (Tabelle 18)

EinwirkungSymbol Wert

Dauer Bedingung

ständigungünstig G 1,00

günstig G 1,00

veränderlichungünstig Q 1,10

günstig Q 0

Bodenkenngröße Symbol Wert

effektiver Reibungswinkela) ‘ 1,15

effektive Kohäsion c‘ 1,15

Wichte 1,00

undrainierte Scherfestigkeit cu 1,25

a) Dieser Beiwert wird auf tan ‘ angewendet

Widerstand Symbol Wert

Erdwiderstand R;e 1,00

Ankerwiderstand und andere Stabilisierungselemente

a 1,00

(ÖNORM B 1997-1, Ausgabe: 2007-11-01)Teilsicherheitsbeiwerte für den Nachweis des Grenzzustandes der Tragfähigkeit

von Böschungen (Nachweisverfahren 3), Bemessungssituation BS1, Schadensfolgeklasse CC2

© Stephan Semprich1 Durchströmung einer Böschung Folie 9

TUGPo

ren-

und

Klu

ftwas

serh

ydra

ulik

LiteraturEAU 2004 (2005)

Empfehlungen des Arbeitsausschusses „Ufereinfassungen“, Häfen und Wasserstraßen. 10. Aufl., Arbeitsausschuss „Ufereinfassungen“ der Hafenbautechnischen Gesellschaft e.V. und der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik e.V., Verlag Ernst & Sohn.

Langguth, H.-R.; Voigt, R. (2004)Hydrogeologische Methoden. Springer Verlag.

ÖNORM EN 1997-1 (2009-05-15)Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik – Teil 1: Allgemeine Regeln (konsolidierte Fassung). Österreichisches Normungsinstitut.

ÖNORM B 1997-1-1 (2010-03-15)Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik – Teil 1: Allgemeine Regeln – Nationale Festlegungen zu ÖNORM EN 1997-1 und nationale Ergänzungen. Österreichisches Normungsinstitut.