Im Zuge des kreuzungsfreien Ausbaus des Frankenschnellwegs in Nürnberg ist im Abschnitt Mitte ein Tunnel mit tiefer Gradiente in Spritzbetonbauweise geplant. Der Tunnel wird überwiegend im Nürnberger Keupersandstein (Blasensandstein der Kategorie mürb bis mittelhart) aufgefahren. Hierbei werden mehrere kreuzende Bahnlinien mit dem geplanten Tunnel unterfahren. Zur Gewährleistung der Betriebssicherheit stellt die Deutsche Bahn hohe Anforderungen an die Begrenzung der Verformungen bzw. Setzungen der Eisenbahndämme durch den Tunnelvortrieb bei einer Überdeckungshöhe bis ca. 18 m. Zur realitätsnahen Prognose des Verformungs- bzw. Setzungsverhaltens durch Tunnelvortrieb wurden zahlreiche Triaxialversuche an Prüfproben der mürben, mittelharten und harten Sandsteine durchgeführt. Dabei wurden insbesondere die Einflüsse des Seitendrucks und der Ent- bzw. Wiederbelastungsschleifen auf Steifigkeiten untersucht. Der Auswertung der Versuchsergebnisse wurde das Stoffmodell Hardening Soil Model (HSM) zugrunde gelegt. Davon ausgehend wurde die Anwendbarkeit des Stoffmodells HSM für die Nürnberger Keupersandsteine je nach der Kategorie bzw. Druckfestigkeit überprüft, die entsprechenden geomechanischen Parameter ermittelt und zur Bemessung empfohlen. In diesem Aufsatz werden die wesentlichen Ergebnisse dargestellt.

Contribution to the geomechanical parameters of Nuremberg Keupersandstone for the intersection-free upgrading of the Franconian rapid road Nuremberg (middle section)
For upgrading the Franconian rapid road to an expressway, a tunnel with deeper gradient is planned in the middle section. The tunnel will be driven conventionally in the formation Blasensandstein of the Triassic Keuper, and mostly in the soft to medium-hard class of this Nuremberg Keuper sandstone. Furthermore, the tunnel will cross under some of railway embankments. For warrantying the operation safety during the tunnel construction with a cover depth up to 18 m, a high demand with regard to limiting the deformation and settlement of the railway embankment has been required by the German Railway. In order to make a realistic prediction of the deformation and settlement behavior due to the tunnel construction, a lot of triaxial tests on sandstone samples in the range of from soft, medium-hard to hard have been executed. In this process, the influence of lateral stress as well as unload- and reload-loop on the stiffness of sandstone has been particularly studied. For the evaluation of the test results, the constitutive relationship of the Hardening-Soil-Model has been applied. Arising from these results, the applicability of the Hardening-Soil-Model to the Nürnberger Keuper sandstone has been checked and assessed, in dependence of sandstone class and compression strength. Then, the relevant geomechanical parameters have been determined and recommended for design. In this contribution, the essential research results are illustrated and reported.

Stabilisierungssäulen (StS) sind hydraulisch gebundene, pfahlartige Tragglieder und werden zur Reduzierung von Setzungen bzw. zur Erhöhung der Gesamtstandsicherheit angewandt. Aufgrund der fehlenden Bewehrung in Verbindung mit häufig geringen Durchmessern sind StS nicht zum planmäßigen Abtrag von Einwirkungen quer zur Traggliedachse geeignet. Der Beitrag erläutert das laterale Tragverhalten unbewehrter pfahlartiger Tragglieder. In einem Überblick werden typische Ansätze zur Berücksichtigung von StS beim Nachweis der Gesamtstandsicherheit vorgestellt und es wird herausgearbeitet, dass die bestehenden Ansätze den Beitrag der Tragglieder meist unzutreffend berücksichtigen und häufig erheblich überschätzen. Es wird ein numerisches Strukturmodell vorgestellt, mit welchem das laterale Tragverhalten unbewehrter, hydraulisch gebundener, pfahlartiger Tragglieder untersucht wurde. Anhand systematischer Untersuchungen wird dargelegt, wie StS bei lateralen Gleitkörperbewegungen versagen und welche Versagensmechanismen zu erwarten sind. Die Aktivierung des Traggliedquerwiderstands wird für undrainierte Bedingungen anhand eines einfachen mechanischen Modells erläutert und es werden daraus grundsätzliche Hinweise zu Entwurf und Bemessung geotechnischer Konstruktionen mit StS abgeleitet. Schließlich werden zwei Ansätze zur Berücksichtigung von StS beim Nachweis der Gesamtstandsicherheit im Gleitkreisverfahren nach Bishop vorgestellt und deren Anwendung anhand eines Schadensfalls aufgezeigt.

Consideration of rigid inclusions at the proof of overall-stability
Rigid inclusions are hydraulically bound, unreinforced pile-like elements, which are used to reduce settlements and to improve the overall-stability. Due to the non-existing reinforcement and the small diameters, rigid inclusions are not adapted for bearing lateral stresses. The present article explains the lateral load-bearing behaviour of rigid inclusions. In a short overview existing approaches for consideration of rigid inclusions at the proof of overall-stability are shown and worked out, that the contribution of rigid inclusions is often overestimated. A numeric model for investigation of the lateral load-bearing behaviour of unreinforced, pile-like elements is presented. As a result of systematic studies on the numeric model, the activation of the ulitmate transverse force is being explained in a simple mechanical model and outlined, which failure mechanisms will be relevant for consideration. Based on the findings from the mechanical model, fundamental guidelines for design of structures on rigid inclusions are being given. Two approaches for consideration of rigid inclusions at the proof of overall-stability in Bishop's slip-circle method are introduced. The applicability of the approaches is been demonstrated on a published damage case.

Die Anwendung numerischer Methoden beschränkt sich in der Geotechnik derzeit zumeist auf die Prognose des Verformungsverhaltens von Bauwerken im Grenzzustand der Gebrauchstauglichkeit. Der Grenzzustand der Tragfähigkeit wird unter Berücksichtigung numerischer Methoden, z. B. der Finite-Elemente-Methode bisher nur in Ansätzen (z. B. bei homogenen Böschungen und kombinierter Pfahl-Plattengründung) behandelt. In dem vorliegenden Beitrag wird daher die Grundlage für die Anwendung einer ganzheitlichen Methode zur parallelen Festigkeitsreduktion an Strukturelementen und einer Abminderung der Scherparameter des Bodens diskutiert.
In einer ersten Parameterstudie wird ein auf der Programmiersprache Python basierendes Skript zur Reduktion der Scherparameter des Bodens durch einen Abgleich mit anerkannten Methoden zur Berechnung der Standsicherheit von Böschungen verifiziert. Anschließend werden die Anwendungsmöglichkeiten des Python-Skripts so erweitert, dass in einer zweiten Parameterstudie die Festigkeitsparameter von Strukturelementen innerhalb einer stabilitätsgefährdeten Böschung reduziert werden können. Auf Grundlage dessen erfolgt eine Beurteilung über den wahrscheinlichen ersten Versagensmechanismus (Boden- oder Strukturversagen). Zum Abschluss werden die Ergebnisse der beiden Parameterstudien unter Berücksichtigung einer numerischen Nachweisführung in einen kausalen Kontext gebracht und zukünftige Forschungsansätze diskutiert.

Development of a Python script for strength reduction with numerical methods
The application of numerical methods in geotechnics until now is mostly limited to the prediction of the deformation behaviour of structures regarding the serviceability limit state. The ultimate limit state has so far been handled rudimentarily (e.g. for homogeneous slopes and piled raft foundations), using numerical methods, such as the finite element method. In the present paper, therefore, the basis for the application of a unified method for parallel strength reduction on structural elements and a reduction of the shear parameters of the soil is discussed.
In a first parametric study, a script based on the Python programming language for reducing the shear parameters of the soil is verified by comparison with approved methods for calculating the overall stability of slopes. Subsequently, the application boundaries of the Python script are extended to reduce the strength parameters of structural elements within a slope at risk of stability in the framework of a second parametric study. Based on this, an assessment of probable first failure mechanism (soil or structural failure) is made. Finally, the results of the two parametric studies are put into a causal context, considering a numerical verification with discussion of future research approaches.

In order to keep the port of Amsterdam accessible for ocean-going ships, a new sea lock is under construction at the town of IJmuiden. The new sea lock will replace one of the nearly 100-year-old locks and will be the largest sea lock in the world upon completion. In order to prevent vibrations in the vicinity of the old locks and to prevent the need for deep building pits, the gate chambers are constructed as pneumatic caissons. Due to the open U-shape of the caissons for the gate chambers, they are particularly vulnerable to torsional deformations that can occur during the sinking process, as a result of differential settlements. This was the main reason the contractor OpenIJ (a joint venture of BAM and VolkerWessels) wanted to get a better insight into the behaviour of the soil during the sinking process in order to control the deformations of the caissons during sinking. Together with the Hamburg University of Technology (TUHH) advanced Finite Element calculations were performed using the Abaqus/Explicit model to get a better understanding of the behaviour of the soil under a caisson during failure of the supporting soil berms. With the results and the lessons learned from the Abaqus analyses, additional analyses were made with Plaxis 2D and the Brinch Hansen method in order to support the sinking process. During the sinking process a real-time monitoring system helped the operators to keep the deformations of the caissons within tolerances. The monitoring results showed that the soil behaved as predicted and both caissons were successfully sunk to their final position.

Untersuchung Absenkprozess pneumatischer Senkkasten
Um den Hafen von Amsterdam für große Seeschiffe zugänglich zu halten, wird in der Stadt IJmuiden eine neue Seeschleuse errichtet. Diese neue Seeschleuse wird eine der fast 100 Jahre alten Schleusen ersetzen und ist derzeit die größte Seeschleuse der Welt. Um Vibrationen in der Nähe der alten Schleusen und den Bau tiefer Baugruben zu vermeiden, werden die Torkammern als pneumatische Senkkästen ausgeführt. Aufgrund ihrer U-Form sind die Torkammern besonders anfällig für Torsionsverformungen, die während des Absenkvorgangs infolge ungleichmäßiger Setzungen auftreten können. Vor allem deshalb wollte der Auftragnehmer OpenIJ einen besseren Einblick in das Verhalten des Bodens während des Absenkvorgangs erhalten, um so die Verformungen der Senkkästen während des Absenkens kontrollieren zu können. Zusammen mit der Technischen Universität Hamburg-Harburg (TUHH) wurden daher unter Verwendung eines Abaqus-/Explicit-Modells erweiterte Finite-Element-Berechnungen durchgeführt, um besser zu verstehen, wie sich der Boden unter einem Senkkasten beim Versagen der stützenden Bodenbermen verhält. Zur Unterstützung des Absenkprozesses wurden anhand der Ergebnisse und Erkenntnisse aus den Abaqus-Analysen zusätzliche Analysen mit Plaxis 2D und der Brinch-Hansen-Methode durchgeführt. Während des Absenkens half ein Echtzeitüberwachungssystem dabei, die Verformungen der Senkkästen innerhalb der Toleranzen zu halten. Die Überwachungsergebnisse zeigten, dass sich der Boden wie vorhergesagt verhielt, so dass beide Senkkästen erfolgreich auf ihre Endposition abgesenkt werden konnten.

In Ergänzung zu den Empfehlungen des Arbeitskreises “Altbergbau” wird im Ergebnis langjähriger Erfahrungen eine vereinfachte Verfahrensweise zur Prognose von Tagesbrüchen über Hohlräumen im Lockergebirge vorgeschlagen.

On the prognosis of sinkholes
In addition to the recommendations of the working group “Abonded Mining”, a simplified procedure for the prognosis of sinkhole above cavities in loose rock is proposed as a result of many years of experience.

Die in Europa angewendeten unterschiedlichen Nachweisverfahren der EN 1997 beruhen auf unterschiedlichen Traditionen und Philosophien in den einzelnen Ländern bei der Art und dem Zeitpunkt der Faktorisierung von Einwirkungen und Widerständen. Die dadurch entstandene Vielfalt der Nachweisformate wird auch in der zukünftigen Normengeneration beibehalten. Das Ziel eines harmonisierten Nachweisverfahrens mit einem einheitlichen Sicherheitsniveau wird damit wieder nicht erreicht.
Im vorliegenden Aufsatz wird daher das sog. MRFA-Nachweisverfahren vorgestellt, das auf den Grundgleichungen der EN 1990 basiert und für die jeweiligen Parameter in der Grenzzustandsgleichung (Einwirkungen, Beanspruchungen, Baugrundwiderstände, geotechnische Kenngrößen) einen eigenen Teilsicherheitsbeiwert vorsieht. Zur zahlenmäßigen Bestimmung dieser Teilsicherheitsbeiwerte wurden Zuverlässigkeitsberechnungen für übliche geotechnische Bauwerke mit unterschiedlichen Randbedingungen und für verschiedene Grenzzustände so durchgeführt, dass damit eine vorgegebene Versagenswahrscheinlichkeit nicht überschritten wird. In einem Anwendungsbeispiel wird die Vorgehensweise erläutert.

Harmonization in geotechnics - a consistent design method
The different used design approaches of EN 1997 are based on different traditions and philosophies in the European countries regarding to the type and time of factoring actions and resistances. The resulting variety of formats for the design approaches will also be retained in the future standards generation. Therefore, the goal of a harmonized design approach with a uniform level of safety is not achieved.
In this article, the so called MRFA design approach is presented which is based on the basic equations of EN 1990 providing an own partial safety factor for each parameter (actions, effect of actions, ground resistances and geotechnical parameters). To determine these partial safety factors, reliability calculations were carried out for common geotechnical structures with different boundary conditions and for different limit states in such a way that a certain probability of failure is not exceeded. The method is explained in an application example.

With a new concept for the critical void ratio, barodesy yields promising simulations of element tests. Some shortcomings of this theory hitherto when simulating the behaviour of sand can be overcome by generalizing the widespread assumption that the critical void ratio is a function of the mean stress. Barodesy deviates from established lines of thought in soil mechanics. The interested reader can judge from this article whether this paradigm shift is worthwhile.

Barodesie mit einem neuen Konzept für die kritische Porenzahl
Ein neues Konzept für die kritische Porenzahl gibt mit Barodesie versprechende Simulationen von Elementversuchen. Die bisherigen Schwierigkeiten dieser Theorie, das Sandverhalten zu simulieren, konnten durch Verallgemeinerung der herkömmlichen Auffassung, dass die kritische Porenzahl eine Funktion der mittleren Spannung ist, überwunden werden. Die Barodesie weicht von etablierten Konzepten der Bodenmechanik ab. Interessierte Leser können anhand dieses Aufsatzes beurteilen, ob sich dieser neue Zugang lohnt.

Zur Verbesserung des ökologischen Zustandes an Binnenwasserstraßen sind in den nächsten Jahren umfangreiche Uferumgestaltungen vorgesehen. Naturnahe Ufersicherungen unter Verwendung von Pflanzen sollen dort, wo es möglich ist, die bisherigen Steinschüttungen ersetzen, um wieder mehr Lebensräume für Pflanzen und Tiere sowie mehr Strukturvielfalt zu schaffen. Mit diesen technisch-biologischen Ufersicherungen gibt es an Wasserstraßen mit der heutigen Schifffahrtsbelastung noch relativ wenig Erfahrungen. Auf der Grundlage von verschiedenen Forschungsergebnissen und Erkenntnissen aus einem groß angelegten Naturversuch am Rhein bei Worms wurde unter Einbeziehung der Erfahrungen an kleineren Fließgewässern ohne Schifffahrt ein erstes Bemessungskonzept für die Ingenieurpraxis der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung erarbeitet und in eine Software integriert. Damit können jetzt neben Schüttsteindeckwerken auch Ufersicherungen mit Pflanzen dimensioniert werden. Die Besonderheiten der lebenden Baustoffe, die hydraulischen Einwirkungen, die zu untersuchenden geotechnischen Versagensmechanismen und die einzelnen Dimensionierungsschritte werden im Folgenden vorgestellt.

Technical-biological bank protection measures - Design concept for the engineering practice
To improve the ecological condition of inland waterways, extensive bank redesigns are planned over the next few years. More natural bank protection measures using plants are to replace the existing rip rap where possible to create more habitats for plants and animals and more structural diversity. So far, relatively little experience has been gained with technical-biological bank protection measures on waterways with the current shipping impacts. On the basis of various research results and experience from a large-scale nature experiment on the river Rhine near Worms, a first design concept for the engineering practice of the waterway and shipping administration was developed, taking into account the experience on small rivers without shipping. The concept was also integrated into a software. This means that bank protection with plants can now be dimensioned in addition to riprap revetments. The special features of living building materials, the hydraulic effects, the geotechnical failure mechanisms to be investigated and the individual design steps are presented below.

Die klimawandelinduzierten Beeinflussungen der Umwelt stellen für die Bewertungen von fließähnlichen gravitativen Massenbewegungen eine zunehmende Bedeutung und Herausforderung dar. Extreme Bedingungen für Siedlungsräume im alpinen Raum ergeben die Notwendigkeit, Schutzbauwerke zu errichten. Gravitative fließähnliche Massenbewegungen führen dabei für die Siedlungs- und Wirtschaftsräume in alpinen Regionen vermehrt zur Bedrohung von Menschen und Infrastrukturbauwerken. Mithilfe von empirischen Modellen können Einflussgebiete, Ablagerungsort sowie die Fließtiefe grob abgeschätzt werden. Bei den verschiedenen numerischen Programmen, die auf der Grundlage der Kontinuumsmechanik beruhen, sind sehr unterschiedliche, meist unbekannte Eingangsparameter notwendig. Zur genaueren Definition der maßgebenden Parameter werden oft Modellversuche durchgeführt, um die verschiedenen Bemessungsmodelle zu validieren. Grundlage des vorliegenden Modellversuchs stellen der Versuchsaufbau und die Untersuchungen an der Universität British Columbia dar, die an der Universität Innsbruck repliziert und erweitert wurden.

Impacts on rigid barriers by flow-like gravitational mass movements
The climate-change-induced influences on the environment represent an increasing importance and challenge for the evaluation of flow-like rock avalanches. Extreme conditions for settlement areas in the alpine region result in the necessity to erect protective structures. Rock avalanches increasingly threaten people and infrastructure in settlement and economic areas in Alpine regions. The design impact based on empirical models, areas of influence, deposition sites and flow depth can be roughly estimated. Very different (mostly unknown) input parameters are required for the different numerical programs based on continuum mechanics. For a more precise definition of the relevant parameters, model tests are often carried out to validate the different design models. The basis of the present model experiment is the experimental setup and the investigations at the University of British Columbia which were replicated and extended at the University of Innsbruck.

Ein Anwendungsgebiet von Stabilisierungssäulen (STS) stellt die Baugrundverbesserung für großflächige, setzungsempfindliche Strukturen, wie (faser-)bewehrte Bodenplatten von Logistikzentren und anderen Hallenkomplexen dar. Zur wirtschaftlichen Optimierung von Dicke und Bewehrung der Bodenplatte wird häufig eine Lastverteilungsschicht (LVS) oberhalb der Säulen eingebaut. Ziel der LVS ist es, die unbewehrten Säulen von dem Bauwerk zu entkoppeln und die Bemessung der aufgelagerten Platte mit dem Ansatz einer gleichmäßig flächigen Bettung auf der LVS zu ermöglichen. Dabei ist die Interaktion zwischen Säulen, LVS und Bodenplatte zu berücksichtigen, die zusätzliche Beanspruchungen in der LVS und in der Bodenplatte hervorrufen können. Im vorliegenden Aufsatz wird das Nachweisschema für granulare LVS über STS bei starrer Lasteinleitung z. B. aus bewehrten Bodenplatten nach den französischen ASIRI-Empfehlungen unter Berücksichtigung des konventionellen Grundbruchnachweises nach DIN 4017 vorgestellt. In einer Parameterstudie werden Einflussgrößen auf die Grenzspannung der LVS bewertet. Hierzu werden ergänzend die Ergebnisse von Finite-Elemente-(FE)-Berechnungen an einer rotationssymmetrischen Einheitszelle mit einer Steifigkeitsreduktion des Bodens zwischen den Säulen herangezogen. Die FE-Berechnungen zeigen, dass die Grenzspannung bei einer gering mächtigen LVS (H3 < H3 ) zunimmt. Jedoch sind bis zur kritischen Höhe H3 zusätzliche Biegemomente in der darüber liegenden Bodenplatte zu berücksichtigen. Das Biegemoment nimmt mit einer Verringerung der LVS-Mächtigkeit zu.

Approach to determine ultimate stress mobilization in the Interface of rigid inclusion head and load transfer platform
One field of application for rigid inclusions is the soil improvement for large-area structures such as (fibre-) reinforced slabs of logistics centers and other complexes. To optimise the slab (thickness and reinforcement), a load transfer platform (LTP) is usually installed above the columns. The aim of the LTP is to decouple the rigid inclusions from the structure and to enable a shallow foundation design of the slab. The interaction between columns, LTP and slab must be taken into account, which can cause additional stresses in the LTP and in the slab. In this paper, the approach proposed by french ASIRI recommendation for a granular LTP over rigid inclusions is presented, considering the conventional failure mechanism according to German standard DIN 4017. In a parameter study, influencing variables on the limit state of the LTP be evaluated. In addition, the results of FE calculations on an axisymmetric unit cell with a stiffness reduction of the surrounding soil are used. The FE calculations show that the allowable limit stress increase with a reduction of the LTP thickness, but up to the critical height additional bending moments in the slab must be taken into account. The bending moment increases with a reduction of the LTP thickness.

Veränderlich feste Gesteine sind sehr zerfallsempfindlich, da sie innerhalb kurzer Zeit u. a. durch Austrocknungs- und Wiederbefeuchtungs-Wechsel ihren Zusammenhalt verlieren können. In einer umfangreichen Laborstudie wurde ein neues Verfahren zur Klassifikation der Veränderlichkeit entwickelt, mit dem eine eindeutige Erfassung des Zerfallspotenzials möglich ist. In der hier vorliegenden Studie wurde näher untersucht, welche Gesteinseigenschaften die Zerfallsneigung der Gesteine beeinflussen. Festgestellt wurde dabei, dass der natürliche Verwitterungszustand die Veränderlichkeit stark beeinflusst. Ursache hierfür ist ein mit der Verwitterung abnehmender Sulfatgehalt und ansteigender Interaggregatporenanteil.

Weathering dependent disintegration and softening processes of weak claystones
Weak rocks can lose their strength within a short period of time when dried out and rewetted. In a laboratory study a new method for the classification of the disintegration behaviour of weak rocks was developed, which allows an unambiguous determination of the disintegration potential. In addition, it was investigated in more detail which rock properties influence the disintegration tendency of the rocks. It was found that the natural weathering condition strongly influences the disintegration tendency. The reason for this is a sulphate content decreasing with weathering and an increasing content of interaggregate pores.

The behaviour of granular materials, such as sands, is controlled by the interaction of particles. This interaction can be described geometrically by orientations and statically by forces. Using x-ray &mgr;-tomography and image analysis, it is possible to determine the geometrical fabric at the grain-scale, whereas the forces still remain inaccessible in natural granular materials. This article shows how the fabric can be accessed using standard and recently proposed advanced image analysis techniques and elaborates which problems arise when describing the fabric quantitatively. These techniques were applied to a triaxial compression test on Hostun sand. The results are described in terms of a fabric tensor, a coordination number and an anisotropy and then related to the macroscopic behaviour of the sample.

Experimentelle Bestimmung der Strukturentwicklung in Sanden - Anwendung und Herausforderungen
Das Verhalten von granularen Materialen, wie beispielsweise Sanden, wird von den Interaktionen auf der Kornskala bestimmt. Diese Interaktionen können entweder geometrisch, z. B. mit Orientierungen, oder statisch, z. B. mit Kräften, beschrieben werden. Die &mgr; Röntgentomographie in Kombination mit Bildbearbeitung ermöglicht eine Beschreibung der geometrischen Struktur, während die Kräfte in natürlichen Granulaten noch nicht bestimmbar sind. In dieser Arbeit stellen wir die Möglichkeiten zur Bestimmung der Struktur mithilfe von klassischen und fortgeschrittenen Methoden vor und gehen auf die Probleme der quantitativen Ermittlung der Strukturgrößen ein. Anhand eines Triaxialversuchs an Hostun Sand werden die Methoden angewandt. Die Struktur und ihre Entwicklung werden mithilfe eines Strukturtensors, einer Kontaktdichte und einer Anisotropie dargestellt und auf das makroskopische Verhalten bezogen.

Durch Untersuchungen von Fels unter echten triaxialen Bedingungen kann der Einfluss der mittleren Hauptspannung auf das Versagen gezeigt werden. Für numerische Berechnungen von Tunneln und Bohrlöchern, bei denen die mittlere und kleinste Hauptspannung nicht identisch sind, wären Grenzbedingungen vorteilhaft, die den Einfluss der mittleren Hauptspannung berücksichtigen. Mit der in den Sonderfällen triaxialer Extension und Kompression mit Mohr-Coulomb identischen Grenzbedingung nach Mogi-Coulomb kann dieser Einfluss berücksichtigt werden. Um echte triaxiale Grenzzustände besser abbilden zu können, wird in diesem Aufsatz die modifizierte Grenzbedingung nach Mogi-Coulomb untersucht, in der die Grenzbedingungen nach von Mises, Drucker-Prager und Mohr-Coulomb als Spezialfälle enthalten sind. Um Anwendungsmöglichkeiten aufzuzeigen, werden der Ursprung, die Fließfläche im Spannungsraum, der Einfluss der Parameter, die Konvexität und die Parametergewinnung aus Laborversuchen behandelt.

Describing rock strength under true triaxial conditions with the limit condition of Mogi-Coulomb
It is known that investigations of rock strength under true triaxial conditions can show the influence of the mean principal stress on failure. For numerical calculations of tunnels and boreholes, where the mean and minimum principal stresses are not identical, limit conditions that take into account the influence of the mean principal stress would be advantageous. With the limit condition according to Mogi-Coulomb, unlike with the well-known limit condition according to Mohr-Coulomb, the influence of the mean principal stress can be taken into account. At the same time, however, these two limit conditions are identical for triaxial extension and compression. In order to be able to map limit states even more appropriate, the modified limit condition according to Mogi-Coulomb is presented in this article. In this modified form, the limit conditions according to Drucker-Prager and von Mises are included as a special case. In order to understand the Mogi-Coulomb criterion and to show possible applications, the present article shows its form, the influence of the parameters, the convexity and parameter acquisition of laboratory tests are examined.

In diesem Beitrag wird im Rahmen einer numerischen Variationsstudie der Einfluss von Reaktionspfählen auf das Last-Verformungs-Verhalten des Probepfahls im Rahmen von statischen Pfahlprobebelastungen untersucht. Hierbei werden die Einflussfaktoren lichter Abstand der Pfähle untereinander, Pfahllängen, Länge der Reaktionspfähle im Verhältnis zur Probepfahllänge sowie die Anzahl der Reaktionspfähle untersucht. Es zeigt sich, dass bei einigen Konfigurationen die Empfehlungen des Arbeitskreises “Pfähle” (EA Pfähle) der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik e. V. (DGGT) hinsichtlich des einzuhaltenden Mindestabstands der Pfähle zueinander nicht ausreichend sind, um einen Einfluss der Reaktionspfähle auf das Tragverhalten des Probepfahls zu vermeiden.

Numerical investigation on the influence of reaction piles regarding static load test results
The present paper investigates the influence of reaction piles on the load-settlement behavior of the test pile during static load testing by means of a numerical study using FEM. In this investigation mainly the parameters distance between piles, pile length, length of reaction piles in comparison to the test pile's length as well as the number of reaction piles are varied. It is found out that the recommendations of the working group piles (EA Pfähle) regarding the minimum distance between test and reaction piles is not sufficient to avoid an influence of the reaction piles on the test pile's bearing behavior.

A newly developed design concept for plane earthwork structures on pile foundations is presented. This design concept is based on a complex mathematical background that has been derived using fundamental mechanical principles. The mechanical system comprises the arching effect in a plane earthwork structure on punctual supports. It incorporates the effect of an elastic membrane that is formed by orthogonal ribs of geogrids, the modulus of subgrade reaction between the piles and the elastic settling of the piles. Some practical design examples are shown. The important aspects of the analysis and the design are pointed out. The complete mathematical background and a comprehensive design tool for free use have been prepared and are provided through a download link: https://gft-pes.blogspot.com.

Entwurf und Bemessung von geotechnischen Flächentragwerken auf Pfahlgründungen
Es wird ein neuartiges Entwurfs- und Bemessungskonzept für geotechnische Flächentragwerke auf Pfahlgründungen vorgestellt. Die Berechnungsmethode basiert auf einem komplexen mathematischen Formelwerk, das aus grundlegenden mechanischen Ansätzen abgeleitet wurde. Das mechanische System erfasst die Gewölbebildung in einem punktgestützten Erdkörper. Es umfasst die Wirkung einer elastischen Membran, die aus rechtwinklig verlegten Geogittern gebildet wird, die Bettung des Erdkörpers zwischen den Pfählen und die elastische Nachgiebigkeit der Pfähle selbst. Einige praktische Beispiele werden vorgeführt und an diesen die wesentlichen Punkte bei der Bemessung und dem Entwurf aufgezeigt. Das komplette mathematische Formelwerk und ein leistungsfähiges Bemessungswerkzeug werden für einen Download bereitgestellt: https://gft-pes.blogspot.com.

Für Staudämme sind Sicherheitsnachweise nach DIN 19700-11 zu führen. Dazu gehört auch der Gebrauchstauglichkeitsnachweis für Asphaltinnendichtungen (AID). Danach dürfen nur begrenzte Verformungen auftreten, sodass es zu keinen Rissbildungen im Asphaltmaterial kommen kann. Für diese Dichtungsart liegt bisher kein allgemein verbindliches und in breiter Anwendung praktiziertes Berechnungsverfahren vor. Aufbauend auf dem Materialverhalten des Asphaltbetons wird als hinreichendes Hauptkriterium die Einhaltung definierter Grenzhauptspannungsverhältnisse formuliert, die nicht unterschritten werden dürfen. Als Zusatzkriterium sind definierte Grenzverformungen der Volumenänderung einzuhalten. Unter Verwendung eines vereinfachten Stoffmodells für den Asphaltbeton wird anhand eines adäquaten Finite-Elemente-(FE)-Modells für einen Damm mit AID dieser Nachweis für die AID bei den maßgeblichen Belastungsfällen geführt.

Novel proof of serviceability of asphalt inner seals in dams
For embankment dams, proofs of safety must be provided according to the current standard DIN 19700-11. This also includes the serviceability check for asphalt inner seals (AIS). Thereafter, only limited deformations may occur, so that there may be no cracking in the asphaltic material. For this type of seal there is currently no generally binding and widely practiced calculation method. Based on the material behaviour of the asphaltic concrete, a sufficient main criterion is the adherence to defined limiting main stress conditions, which must not be undercut. As an additional criterion, defined limit deformations of the volume change must be observed. Using a simplified material model for the asphaltic concrete the novel proof of serviceability is based on an adequate finite-element-model for a dam with AIS considering relevant load cases.

Im Lausitzer Braunkohlerevier sind infolge des Braunkohlentagebaus ausgedehnte Innenkippenflächen entstanden, in denen unter bestimmten Voraussetzungen eine Gefährdung durch Bodenverflüssigung besteht. Eine spontane Bodenverflüssigung kann eintreten, wenn der ursprünglich herrschende Gleichgewichtszustand durch ein Initial gestört wird. Die nötige Initialenergie ist dabei direkt vom Spannungszustand abhängig. Durch die Verkippungstechnologie mit schrägen Schüttscheiben kann sich der Spannungszustand in Innenkippen vom Spannungszustand natürlich abgelagerter Böden unterscheiden. In einem aktiven Tagebau wurde daher ein umfangreiches Messprogramm umgesetzt, um den Spannungszustand in Innenkippen beim Überschütten und Fortschreiten des Tagebaus zu erfassen. Hierfür wurden 16 Spannungsmessstationen in vier Geberlagen und vier Messquerschnitten installiert und von einer F60-Abraumförderbrücke (AFB) überschüttet. Dabei wurde an jeder Spannungsmessstation die Horizontalspannung in Strossenrichtung &sgr;xx und senkrecht zur Strossenrichtung &sgr;yy sowie die Vertikalspannung &sgr;zz gemessen. Die Messergebnisse wurden mit numerischen Berechnungen nachvollzogen. Die Messergebnisse und die Ergebnisse der numerischen Berechnungen zeigen, dass in Innenkippen kein homogener Spannungszustand vorherrscht, der allein über einen Erdruhedruckbeiwert beschrieben werden kann.

Stress state in conveyor bridge dumps
In the Lusatian lignite mining area in eastern Germany, extensive mine dumps have been created as a result of opencast lignite mining, where under certain conditions there is a risk of soil liquefaction. Spontaneous soil liquefaction can occur if a trigger disturbs the original equilibrium state. The required energy of the trigger is directly dependent on the stress state. Due to the dumping technology with inclined dumping discs, the stress state in the dumped soil can differ from the stress state of naturally deposited soils. In an active open pit mine, a comprehensive measurement program was implemented to record the stress state in the dumps during overburdening and progress of the open pit. For this purpose, 16 stress-measuring stations were installed in four sensor positions and four measuring cross-sections and covered by a conveyor bridge of type F 60. At each stress measuring station the horizontal stress in the direction of the stope &sgr;xx and perpendicular to the direction of the stope &sgr;yy as well as the vertical stress &sgr;zz were recorded. The measurement results were reproduced with numerical calculations. The measurement results and the results of the numerical calculations show that no homogeneous stress state prevails in the dumps, which can only be described by one earth pressure coefficient.

Bei der Bemessung von Uferwänden sind die aus den Grund- und Oberflächenwässern resultierenden Druck- und Strömungskräfte als Einwirkungen zu berücksichtigen. Für Tidegebiete sind in den EAU 2012 Näherungsansätze enthalten. Anhand dieser Näherungsansätze können für die einzelnen Bemessungssituationen die anzusetzenden Wasserstände abgeschätzt werden. Die Näherungsansätze sind allgemeingültig, sodass bei bestimmten hydraulischen Randbedingungen und örtlichen Verhältnissen die resultierenden Wasserdrücke weit auf der sicheren Seite liegen können. Vor diesem Hintergrund kann es sinnvoll sein, die resultierenden Wasserdrücke auf der Grundlage von Grundwasserstandsmessungen festzulegen. An einem Beispiel wird gezeigt, welche Auswerteansätze für die Verhältnisse in den norddeutschen Tidegebieten zu verfolgen sind, um die resultierenden Wasserdrücke zu ermitteln und zudem die hydrogeologischen Verhältnisse genauer zu erfassen. Hierbei liegen die resultierenden Wasserdrücke, die über eine Auswertung der Grundwasserstände und eine Grundwassermodellierung ermittelt wurden, weit unterhalb der Werte, die sich aus den EAU-Näherungsansätzen ergeben. Somit wird über Messungen und Auswertungen von Grundwasserstandsdaten eine wirtschaftlichere Bemessung von Uferwänden in Tidegebieten ermöglicht, sodass für die norddeutschen Tidegebiete Grundwassermessungen grundsätzlich zu empfehlen sind.

On the determination of water pressures on bank walls in tidal areas
For the design of bank walls, the pressure and flow forces resulting from ground and surface water have to be considered. For tidal areas, the EAU 2012 contains approximation approaches which can be used to estimate the water levels for the individual design situations. The approximation approaches are universal, so that under certain hydraulic boundary and local conditions the water overpressures are too far on the safe side. In this context, it may be useful to determine the water overpressures on the basis of groundwater level measurements. By means of an example, it is shown which evaluation approaches are to be pursued for the conditions in the northern German tidal regions, in order to also capture the hydrogeological conditions more precisely. Here the water overpressures, which were determined by an evaluation of the groundwater levels and a groundwater modelling, are far below the values, which result from the EAU approximation approaches. Thus, groundwater level measurements and a specific evaluation enable a more economical dimensioning of bank walls in tidal areas, so that groundwater measurements are generally recommended for the northern German tidal areas.

In diesem Aufsatz werden erweiterte Anwendungsmöglichkeiten der Barodesie bei Finite-Elemente-Berechnungen aufgezeigt. Dabei wird zum einen die Anwendung des Konzepts der intergranularen Dehnung zur Berücksichtigung der Steifigkeitserhöhung im Bereich kleiner Verzerrungen mit der dazugehörigen FE-Implementierung vorgestellt. Durch die Verwendung der sog. asymptotischen State Boundary Surface (ASBS) der Barodesie können die Effekte des Überschreitens zulässiger Zustände mit der intergranularen Dehnung reduziert werden, womit eine realistischere Verformungsprognose möglich ist. Zum anderen wird ein verbesserter Ansatz zur Standsicherheitsberechnung mittels Parameterreduktion für die Barodesie präsentiert. Anhand einfacher FE-Anwendungen werden die vorgestellten Erweiterungen verifiziert und deren Einfluss auf das Berechnungsergebnis untersucht.

Advanced application of barodesy in finite element calculations
Advanced application possibilities of barodesy in FE-calculations are presented in this article. On the one hand, the application of the intergranular strain concept to consider the stiffness increase in the small strain range is presented, together with the corresponding FE implementation. By using the so-called asymptotic State Boundary Surface of barodesy, the effects of exceeding admissible states associated with the intergranular strain concept can be reduced, allowing a more realistic deformation prediction. On the other hand, an improved approach to stability analysis by means of parameter reduction for barodesy is presented. Using simple FE applications, the presented extensions are verified and their influence on the calculation result is investigated.

Zur Abbildung aktueller und zur Prognose weiterer sümpfungsbedingter Bodenbewegungen wurde ein auf bodenmechanischen Grundsätzen basierendes Modell entwickelt. Das Modell wurde bis dato sowohl im Rahmen bergrechtlich erforderlicher Nachweise durch die RWE Power AG als auch im Rahmen umweltrelevanter Untersuchungen durch das Landesamt für Umwelt, Natur und Verbraucherschutz NRW an mehr als 30 Punkten im Rheinischen Braunkohlerevier angewandt. Dabei können das seit den 1950er-Jahren beobachtete und gemessene Bodenbewegungsverhalten qualitativ und quantitativ sehr gut abgebildet und darauf basierend zukünftige Bodenbewegungen prognostiziert werden. Aktuell in Bezug auf das Hebungsverhalten bindiger Böden noch vorhandenen Unsicherheiten können durch fortlaufende Messungen und Nachkalibrierungen weiter reduziert und so die Prognose stetig verbessert werden. Weiterhin lässt sich das Modell bei neuen Randbedingungen etwa infolge des durch die Bundesregierung beschlossenen Kohleausstiegs einfach anpassen und ist zudem prinzipiell auf andere Braunkohleabbaugebiete übertragbar oder auch für sonstige Anwendungen adaptierbar.

Forecast model for soil movements caused by dewatering - Development and previous application in the Rhenish lignite mining area
A model based on soil mechanics principles was developed to map current soil movements and to forecast further soil movements caused by dewatering. To date, the model has been applied at more than 30 points in the Rhenish lignite mining area, both within the framework of the evidence required under mining law by RWE Power AG and within the framework of environmentally relevant investigations by the Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz NRW. The soil movement behaviour observed and measured since the 1950s can be mapped qualitatively and quantitatively very well and future soil movements can be forecasted based on this. Uncertainties that still exist with regard to the uplift behaviour of cohesive soils can be further reduced by continuous measurements and recalibration, thus continuously improving the forecast. Furthermore, the model can be easily adapted to new boundary conditions, e.g. as a result of the coal phase-out decided by the Federal Government, and can also in principle be transferred to other lignite mining areas or adapted for other applications.

Monopiles are the preferred foundation solution for offshore wind turbines in sandy soils below shallow and moderate water depths. The piles are commonly installed using impact driving. A severe disadvantage of this installation method is that high noise levels occur in the water, which are a risk to animals living in the sea. Approval authorities are known to impose statutory requirements to mitigate this risk, placing a financial burden on installation. Vibratory driving is an alternative installation method that reduces noise emission levels significantly. However, the effect of vibro-driving on the bearing behaviour of piles under lateral loading is largely unknown. Full-scale load tests were conducted in predominantly dense, non-cohesive, saturated soil to investigate the differences between impact-driven piles and vibrated piles regarding their lateral bedding behaviour. CPTs and pile head load-displacement curves were recorded and evaluated. In general, it was determined that the bearing behaviour of vibro-driven piles is heavily dependent on the parameters of the installation process. For the installation parameters used in the test campaign, two vibro-driven piles showed a weaker bedding reaction in comparison to the impact-driven piles, although one vibrated pile installed with unintentionally different parameters showed an only slightly weaker behaviour under primary loading and even increased unloading and reloading stiffness. Furthermore, it was observed that an indication regarding the differences in the bedding resistance can be obtained via CPT measurements before and after installation, since the installation procedure considerably affects the relative density of the soil around the pile.

Tragverhalten vibrierter und gerammter Pfähle mit großem Durchmesser in dichtem Sand unter lateraler Belastung:
Für Offshore-Windenergieanlagen sind bei sandigen Böden und nicht zu großen Wassertiefen Monopiles die bevorzugte Gründungsvariante. Bei der üblichen Einbringung mittels Schlagrammung treten allerdings hohe Wasserschallpegel auf, welche Meerestiere beeinträchtigen können. Genehmigungsbehörden fordern daher Maßnahmen zur Reduktion der Schallpegel, was relativ hohe Kosten verursacht. Bei der alternativ möglichen Vibrationsrammung treten deutlich geringere Schallpegel auf. Allerdings ist der Einfluss dieser Installationsmethode auf das Tragverhalten von Pfählen unter horizontaler Last nicht geklärt. Um die Unterschiede zwischen mittels Schlagrammung und mittels Vibrationsrammung eingebrachten Pfählen zu untersuchen, wurden Tests an Pfählen in überwiegend dicht gelagerten, wassergesättigten Sanden durchgeführt. Es wurden jeweils CPTs und Last-Verschiebungskurven der Pfähle aufgezeichnet und ausgewertet. Es konnte festgestellt werden, dass das Tragverhalten einvibrierter Pfähle stark von den Parametern des Einbringprozesses abhängt. Zwei einvibrierte Pfähle wiesen ein weicheres Verhalten als gerammte Pfähle auf, ein anderer, mit abweichenden Parametern einvibrierter Pfahl wies dagegen unter Erstbelastung nur geringfügig kleinere und unter Ent- und Wiederbelastung sogar etwas größere Steifigkeit als ein gerammter Pfahl auf. Es wurde außerdem durch CPT-Messungen vor und nach Pfahlherstellung nachgewiesen, dass sich der Herstellprozess stark auf die Lagerungsdichte des Sandes um den Pfahl auswirkt.

In diesem Beitrag wird die innere und äußere Tragwirkung von Sicherungen von Geländesprüngen mittels Stützscheiben bzw. schalenartig wirkenden Tragwerken numerisch untersucht. Solche Lösungsansätze zur Sicherung, z. B. von Baugrubenböschungen, können zum Einsatz kommen, wenn der Einbau von Zugelementen wie Anker oder Nägel, z. B. aufgrund von eingeschränkter Nutzbarkeit von Nachbargrundstücken, nicht möglich oder gewollt ist. Stützscheiben können durch überschnittene Großbohrpfähle, DSV-Säulen oder Einmischelemente hergestellt werden. Der Nachweis der äußeren Tragfähigkeit erfolgt dabei im Allgemeinen durch ein vereinfachtes analytisches Verfahren, der sog. Palisadentheorie. Ein Nachweis der inneren Tragfähigkeit ist mit analytischen Verfahren praktisch kaum möglich. In den in diesem Beitrag diskutierten numerischen Untersuchungen wird das große Optimierungspotenzial derartiger Tragsysteme in Bezug auf die äußere Tragfähigkeit aufgezeigt, und auf Basis geeigneter Stoffmodelle für Boden und Baumaterial für die Stützscheiben wird die innere Tragwirkung derartiger Systeme eingehend diskutiert. Zusammenfassend wird aufgezeigt, dass bei Anwendung dreidimensionaler numerischer Berechnungsmethoden mit geeigneten Stoffmodellen, ein großes Einsparungspotenzial in der Dimensionierung derartiger Stützsysteme möglich ist.

Numerical studies for the support of excavation pits and slopes with panels
In this contribution the results of numerical studies of the investigation of the internal and overall bearing behaviour of vertical panels and shell type support systems for excavation pits and slopes are presented. Such types of support systems are used, when the installation of nails and/or ground anchors is not possible e.g. because of legal restrictions concerning the respective interest of neighbours. Support panels and shell type support systems can be constructed for instance by means of contignuous bored pile walls, jet grouting columns or mixed in place columns. The verification procedure for the external bearing capacity of such panels is in general performed by simplified analytical methods, called “Palisadentheorie”. The verification procedure for the internal bearing capacity of such structures is in most cases not possible employing analytical methods. The numerical studies presented in this contribution highlight the significant potential for optimization of such structures designed by the above mentioned analytical “Palisadentheorie”. Furthermore, the internal bearing capacity of such structures is discussed, applying advanced constitutive models for soil as well as structural elements. Based on the results of the presented numerical investigations it can be concluded that there is a significant optimization potential for the design of such structures using 3D-numerical methods with advanced constitutive models.

Zur Ermittlung des Wasserhaushalts von ungesättigten Erdbauwerken wurden bei der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) Lysimeteruntersuchungen unter Laborbedingungen durchgeführt. Dazu wurden Böschungsausschnitte mit kiesigem und bindigem Boden, Hausmüllverbrennungsasche, Recycling-Materialien und industriellen Nebenprodukten errichtet. Die Lysimeter wurden mit unterschiedlichen Intensitäten beregnet und Sickerwasser sowie Zwischen- und Oberflächenabfluss quantifiziert. So werden typische, mit natürlichen Dammschüttmaterialien und mineralischen Ersatzbaustoffen errichtete Straßenböschungen abgebildet. Zudem wurden auch Bauweisen untersucht, bei denen in Anlehnung an das Merkblatt für Technische Sicherungsmaßnahmen im Erdbau oberhalb des Dammschüttmaterials zur Ableitung des eindringenden Sickerwassers eine Dränmatte angeordnet wurde.
Unter Verwendung der vorab experimentell ermittelten hydraulischen Eigenschaften der verschiedenen Materialien wurde der Wasserhaushalt der Lysimeter mit einer Finite-Elemente-Software numerisch nachgerechnet. Diese Ergebnisse zeigten eine gute Übereinstimmung mit den Messungen. Sensitivitätsanalysen zeigten, dass oberflächennahe Schichten im Modell einen großen Einfluss auf den gesamten Wasserhaushalt haben. Außerdem wurde sowohl experimentell als auch rechnerisch festgestellt, dass eine Dränmatte über grobkörnigem Material die Wirkung einer Kapillarsperre hat und die in den Dammbaustoff eindringende Sickerwassermenge signifikant reduziert.

Modelling the water balance of road embankments in lysimeters
To assess the water balance of earthworks under common climate influences like precipitation and evapotranspiration, the Federal Highway Research Institute (BASt) conducted lysimeter tests under laboratory conditions. Therefore, embankment sections with different construction materials, such as natural soils, household refuse slag, recycling materials and industrial by-products were built into the lysimeters and covered by sod. Rainfall events of different durations and intensities were applied by an irrigation head. Seepage, surface runoff and interflow were collected and quantified. These setups represent typical road embankments constructed from natural fill materials as well as mineral substitute building materials. Furthermore, in some setups, a geo-composite drainage layer was placed on top of the embankment material. This follows the construction methods described in the guidance document for technical safety measures in earthworks.
The water balance of these lysimeters was simulated using a finite element software. The soil-water-retention-curves and the unsaturated hydraulic conductivities of the mineral materials were previously determined in laboratory testing. Simulation results are in good accordance with the measurements. Sensitivity analysis gave evidence that layers at the surface have a significant influence on the water balance of the embankment. Furthermore, in setups with a geo-composite drainage layer above coarse-grained materials, the formation of a capillary barrier could be observed in both the experiments and the simulations.

Die lagegetreue Installation kombinierter Stahlspundwände ist weiterhin eine Herausforderung. Deformierte oder von ihrer geplanten Lage abweichende Tragbohlen können zu einem Systemversagen führen. Es gibt nur vereinzelt Empfehlungen, wie das Einbringgerät und die Rammführung passend zum Boden und der einzubringenden Tragbohle zu wählen ist. Zusätzlich wird der Nachweis für kombinierte Wände nur für den Endzustand erbracht, obwohl das Tragverhalten durch den Installationsprozess beeinflusst wird, sodass Richtlinien für die Auswahl einer zielführenden Rammkonfiguration sowie ein Nachweisverfahren unter Berücksichtigung der Einflüsse aus dem Einbringverfahren benötigt werden. Um die Dynamik des Installationsprozesses von Tragbohlen genauer zu untersuchen, wird die Einbringung einer Tragbohle mittels Vibration und Schlagrammung im Rostocker Hafen untersucht. Dabei werden die Beschleunigungen, Dehnungen und Neigungen an der Tragbohle gemessen. Zusätzlich werden die Beschleunigungen an der Rammführung und am Einbringgerät gemessen, um deren Einfluss auf das Bewegungsverhalten der Tragbohle zu untersuchen. Die resultierende Verformung und die Lage der Tragbohle im Endzustand kann ermittelt werden.

Measurement monitoring of the installation of a king pile with vibration and impact ramming
The installation of combined sheet steel pile walls is still a challenge. Distorted king piles can lead to a failure in the connection between the king pile and the sheet pile. There is only little of rules how to choose the driving hammer and guiding which is suitable for the soil and installed pile. Currently the proof for combined walls is only done for the final state. Hence a proof for the combined walls is required which takes the installation process in account and a guideline for choosing the correct guiding for the installation of king piles is required. Unfortunately, the dynamics of the installation process of king piles is not well known. That's why the installation of a big king pile is investigated on a construction site at the harbor of Rostock. It's possible to measure the acceleration, change in length and inclination at the king pile. Further the dynamics and movements of the installation devices, which are influenced by the ram guide, can be investigated. The following change in the position of the foot of the king pile can be derived.

Üblicherweise werden in der Praxis hydraulische Sicherheiten für vordefinierte Versagensmechanismen und ohne Berücksichtigung einer bodenmechanischen Vorgeschichte berechnet. Die mathematische Analyse der durch Strömung reduzierten effektiven Spannungen, verbunden mit lokalen hydraulischen Sicherheiten, lässt Schlussfolgerungen auf den Gesamt- und örtlichen Zustand im Untersuchungsgebiet vergleichsweise einfach zu. Dazu werden unter Zuhilfenahme der Finite-Elemente-(FE)Methode Porenwasserdruckverteilungen und Effektivspannungen bewertet. Bei FE-Programmen, die Berechnungen mit Porenwasserdrücken anbieten, genügen für diese Analyse Anpassungen im Post-Processing.

Effects of groundwater flow on local hydraulic safety - examples with FEM
In practice, hydraulic safety is usually calculated for predefined failure mechanisms and without consideration of a soil history. The mathematical analysis of changes in effective stresses induced by groundwater flow can be related to local hydraulic safety in the considered area. For this purpose, pore water pressure distributions and effective stresses are evaluated with the FE method. In FE software, which enables calculations with pore water pressures, adjustments in post-processing are sufficient to determine local hydraulic safety level.