Geotechnik (eBook)

Professor Dimitrios Kolymbas absolvierte ein Bauingenieurstudium an der Universität Karlsruhe und war danach bis 1982 wissenschaftlicher Mitarbeiter am institut für Boden- und Felsmechanik an der Universität Karlsruhe. 1978 promovierte Herr Professor Kolymbas mit Auszeichnung an der der Fakultät für Bauingenieur-Vermessungswesen der Universität Karlsruheund war von 1982 bis 1994 Oberingenieur am Lehrstuhl für Bodenmechanik und Grundbau. 1988 erhielt Professor Kolymbas seine Habilitation und ist seit 1994 ordentlicher Universitätsprofessor und Vorstand des Instituts für Tunnelbau der Universität Innsbruck.

Vorwort zur 2. Auflage 5
Vorwort zur 1. Auflage 6
Inhaltsverzeichnis 8
1 Einführung – Was ist Geotechnik? 16
1.1 Geschichte der Geotechnik 20
1.2 Anwendungen der Geotechnik 22
1.3 Mechanisches Verhalten von Geomaterialien 22
1.4 Selbstorganisation und Musterbildung 28
1.5 Boden-WasserWechselwirkung 29
1.6 Methoden der Geotechnik 31
1.7 Vielfalt in der Geotechnik 31
2 Entstehung der Gesteine und des Bodens 35
3 Aufbau des Bodens 38
3.1 Kornverteilung 39
3.2 Bodenansprache 42
3.3 Mineralogische Zusammensetzung der Böden 43
3.4 Bodenstruktur 43
3.5 Spezielle Böden 45
4 Bodenkenngrößen 47
4.1 Dichten und andere Kennzahlen 47
4.2 Dichtebestimmung in situ 50
4.3 Schnellverfahren für die Bestimmung des Wassergehalts 50
4.4 Konsistenz 51
4.5 Bodenklassifikation 56
5 Grundwasser 58
5.1 Grundwasserströmung 59
5.2 Gesetz von Darcy 62
5.3 * Elektroosmose 63
5.4 Durchlässigkeit 64
5.5 Bestimmung der Durchlässigkeit im Labor 65
5.6 Porenwasserdruck 67
5.7 Potentialgleichung 68
5.8 Freier Grundwasserspiegel 73
5.9 Transport durch das strömende Grundwasser 79
5.10 Strömungskraft 80
5.11 Filter 81
5.12 Durchlässigkeit von Fels 82
6 Spannungen im Boden 83
6.1 Spannung 83
6.2 Spezielle Spannungszustände 85
6.3 Das Diagramm von Mohr 86
6.4 Spannungsfelder 87
6.5 Spannungsausbreitung 90
6.6 Setzungsberechnung 92
6.7 Deformation bei eindimensionaler Kompression 99
6.8 Effektive Spannungen 108
7 Ungesättigte Böden 116
7.1 Kapillarität 116
7.2 Osmotische Saugspannung 118
7.3 Filter 119
7.4 Dampfdruck 120
7.5 Messung der Saugspannung 122
7.6 Transport vonWasser und Luft in ungesättigten Böden 123
7.7 Kapillardruckkurve 126
7.8 Effektive Spannungen in ungesättigten Böden 127
8 Scherfestigkeit 129
8.1 Reibung zwischen starren Körpern 130
8.2 Innere Reibung 131
8.3 Kohäsion 134
8.4 Der Rahmenscherversuch 137
8.5 Der Triaxialversuch 139
8.6 Entfestigung und Restscherfestigkeit 142
8.7 Scherfestigkeit kohäsiver Böden 145
8.8 Triaxialversuch, ergänzende Angaben 149
8.9 Durchführungsvarianten des Triaxialversuches 151
8.10 Fehlerquellen beim Triaxialversuch 154
8.11 Ergebnisse von Triaxialversuchen 156
8.12 Verhalten von undränierten Proben 161
8.13 Verflüssigung 165
8.14 Scherfestigkeit von Fels 170
9 Konsolidierung 192
9.1 Herleitung der Differentialgleichung 193
9.2 Ablauf der Konsolidierung 197
9.3 Kriechen 202
10 Erddruck 204
10.1 Berücksichtigung der Kohäsion 209
10.2 Erddruck infolge Auflasten 210
10.3 Verschiebungsabhängigkeit des Erddruckes 211
10.4 Grafische Verfahren 212
10.5 Lösung von Rankine 213
10.6 Verteilung des Erddrucks 217
11 Standsicherheit von Böschungen 220
11.1 Die unendlich lange Böschung 220
11.2 Ebene Gleitfugen 222
11.3 Gleitkreise im homogenen Boden 224
11.4 Lamellenverfahren 227
11.5 Zusammengesetzte Starrkörper-Bruchmechanismen 230
11.6 Erdrutsche 238
11.7 Mobilisierung der Scherfestigkeit 240
12 Grundbruch 243
12.1 Gleitkreis im Boden ohne Reibung 243
12.2 Zusammengesetzte Starrkörper-Bruchmechanismen 244
12.3 Zonenbruch nach Prandtl 244
12.4 Schräge Lasten 247
13 Kollapstheoreme 249
13.1 Konstruktion von Spannungsfeldern 251
14 Stoffgesetze und Simulationen 254
14.1 Bedeutung von Stoffgesetzen für die Geotechnik 254
14.2 Mathematische Struktur von Stoffgesetzen 255
14.3 Anforderungen an Stoffgesetze 260
14.4 Anmerkungen zu Stoffgesetzen 261
14.5 Mechanische Ähnlichkeit, Dimensionsanalyse und Modellversuche 266
15 Flachgründungen 270
15.1 Anforderungen 270
15.2 Gründungsarten 271
15.3 Zulässige Bodenpressungen 271
15.4 Gründungstiefe 273
15.5 Sohldruckverteilung 273
15.6 Das Spannungstrapez-Verfahren 274
15.7 Elastische Lösungen 274
15.8 Starres Fundament auf elastischem Halbraum 279
15.9 Vergleich der Berechnungsverfahren 279
15.10 Stabilität von Türmen auf weichem Baugrund 279
15.11 Einzelfundamente 281
15.12 Plattengründungen 284
15.13 Abdichtung von Gründungen 285
15.14 Membrangründungen 285
16 Pfahlgründungen 287
16.1 Pfahltypen 287
16.2 Bohren zur Herstellung von Pfählen 295
16.3 Vertikale Tragfähigkeit 301
16.4 Horizontale Tragfähigkeit 307
16.5 Statische Probebelastung 319
16.6 Dynamische Pfahlprüfung 322
16.7 Gruppenwirkung 327
16.8 Pfahlroste 329
16.9 Pfahlplatten-Gründungen 333
17 Baugrundverbesserung 334
17.1 Bodenaustausch 334
17.2 Tiefenverdichtung 339
17.3 Konsolidierung durch Vorbelastung 347
17.4 Vertikaldrains 347
17.5 Injektionen 348
17.6 Bodenvermörtelung 359
17.7 Bodenvereisung 360
18 Grundwasserhaltung 365
18.1 Dichtwände, Schmalwände 365
18.2 Injektionssohlen 366
18.3 Unterwasserbetonsohlen 371
18.4 Wasserhaltung durch Brunnen 372
18.5 Senkkasten, Caissons 378
19 Sicherung von Geländesprüngen 379
19.1 Stützmauern 380
19.2 Grabenverbau 384
19.3 Trägerbohlwand 387
19.4 Spundwände 387
19.5 Bohrpfahlwände 391
19.6 Schlitzwände 396
19.7 Statische Berechnung von Stützwänden 409
19.8 Anker 416
19.9 Bewehrte Erde 423
19.10 Vernagelte Geländesprünge 426
20 Tunnelbau 432
20.1 Einführung 432
20.2 Geschichtliches 432
20.3 Bezeichnungen im Tunnelbau 433
20.4 Vortrieb 435
20.5 Bergwasser 444
20.6 Sicherung 445
20.7 Tunnelstatik 446
20.8 Oberflächensetzungen infolge Tunnelvortriebs 466
21 Staudämme 470
22 Geotechnische Untersuchungen, Untergrunderkundung 479
22.1 Bodenerkundung 480
22.2 Erkundungsbohrungen 480
22.3 Bodenproben 490
22.4 Grundwasserbeobachtungspegel 491
22.5 Wasserprobenentnahme 491
22.6 Sondierungen 492
22.7 Interpolation geotechnischer Daten, Kriging 502
22.8 Geotechnischer Bericht 506
23 Meßtechnik 509
23.1 Beobachtungsmethode 509
23.2 Statistische Grundlagen der Meßtechnik 510
23.3 Meßgeräte 513
24 Umweltgeotechnik 518
24.1 Bewertung der Schadstoffe 518
24.2 Ausbreitung und Abbau der Schadstoffe 519
24.3 Sanierung von kontaminiertem Boden 519
24.4 Deponien 522
24.5 Arbeitsschutz 527
25 Geokunststoffe 529
25.1 Prüfverfahren für Geotextilien 535
25.2 Einsatz von Geokunststoffen zur Bodenbewehrung 536
26 Sicherheit und Normen 539
26.1 Neue Konzepte 540
26.2 EUROCODE 7 543
26.3 Entstehung der Normen 543
26.4 Begriffe aus derWahrscheinlichkeitstheorie 544
26.5 Sicherheit, wahrscheinlichkeitstheoretisch 546
26.6 Risikobewertung 548
Sachverzeichnis 549