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Statischer und dynamischer Wasserhaushalt von Kippen und dessen Auswirkungen auf die Langzeitstandsicherheit von Kippenböschungen. Schlußbericht für das FuE-Vorhaben. Technischer Teil des Schlußberichtes. Online Ressource
Pohl, Walter; Carstensen, Antje
Braunschweig (Deutschland)
Selbstverlag
1999, 105 S., Abb., Tab., Lit.

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[Quelle: https://edocs.tib.eu]
Die Böschungen der rekultivierten Braunkohlentagebaue müssen für eine freie Nutzung durch die Öffentlichkeit langfristig sicher sein. Die größte Gefahr stellen plötzliche Rutschungen nach schweren Regenfällen dar. Ausgelöst werden diese durch die Wirkung des Wassers im Untergrund, vor allem durch ein Ansteigen der Porenwasserdrucke. Das genaue Ausmaß dieses Anstiegs in Abhängigkeit von Niederschlägen ist schwierig zu prognostizieren, besonders für die komplex aufgebauten Innenkippen. Deren kleinräumige, hohe Anisotropie und Inhomogenität können nicht wirtschaftlich erkundet werden, ebenso wenig die unterschiedlichen Verdichtungszustände und davon abhängige Parameter. Deshalb wurde im Rahmen dieses Projektes ein zweijähriges Feldmeßprogramm, ergänzt durch Laboruntersuchungen durchgeführt, um eine experimentelle Datenbasis für physikalisch-mathematische Modellierung zu schaffen. Dieser Forschungsansatz wurde in Bezug auf Rutschungen an natürlichen Hängen entwickelt, auf anthropogene Schüttkörper wird er hier erstmals angewendet. Porenwasserdruckschwankungen können als Sinuswellen modelliert werden. Sie werden durch Grundwasserneubildung angeregt und migrieren dann in Fließrichtung unter Abschwächung und Phasenverschiebung. Dies ist durch den Fließwiderstand im porösen Medium bedingt. Datenreihen zu Niederschlag und Porenwasserdrucken in verschiedener Tiefe der Innenkippe erlauben die Quantifizierung dieser Beziehungen. Die Auswertung erfolgte mit Methoden der Zeitreihenanalyse, Fouriertransformation und Diffusionsmodellierung. Grundwasserhaushalt und Strömungsverhalten in der Kippe wurde mit FE-Methoden untersucht. Die Innenkippe ist heute nahezu wassergesättigt. Die Grundwasseroberfläche hat meist einen Flurabstand von wenigen Metern, nur in Böschungsnähe stellt sich eine Sickerlinie zum Böschungsfuß ein. Die hydraulische Durchlässigkeit der Innenkippe ist mit k klein f zwischen 10 hoch -5 bis 10 hoch -6 m/s höher, als es die überwiegend schluffige Natur der Lockergesteine vermuten lässt. Offenbar wird dies von durchlässigeren Schüttlamellen gesteuert, welche sandig-kiesige Zusammensetzung haben. Maximale anregende Niederschläge können mit statistischen Methoden für Perioden bis zu 100 Jahren quantifiziert werden. Diese Zeitspanne muss gleichzeitig als Minimum für den Begriff der Langzeitstandsicherheit betrachtet werden. Für den Bereich südlich Leipzigs sind demnach in 100 Jahren Extremniederschläge von 296 l/m2 in einer Periode von 8 Wochen zu erwarten. Bei durchschnittlichen bodenmechanischen und hydraulischen Verhältnissen in der Innenkippe wird das die Böschung nicht gefährden. Für Bereiche mit ungünstigen hydrogeologischen und geotechnischen Randbedingungen, deren Anteil an der Böschungslänge auf 16 Prozent eingeschätzt wird, ist jedoch mit einem Porenwasserdruckanstieg von ca. 200 hPa (gleich cm Wassersäule) zu rechnen, der zudem additiv zu langperiodischen Erhöhungen auftreten kann.
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