Erosio

Untersuchungen zur hydraulischen Kontakterosion



Am Institut wird die Spannungsabhängigkeit der hydraulischen Kontakterosion mit Elementversuchen untersucht. Die Ergebnisse sollen in einem mathematischen Modell formuliert werden, sodass der kritische hydraulische Gradient unter Berücksichtigung der wirksamen Spannung ermittelt werden kann. Der kritische hydraulische Gradient wird hier als der Gradient definiert bei dem eine Erosion im Kontaktbereich zwischen einem Filter- und einem bindigen Basismaterial stattfindet.

Die Untersuchungen beschränken sich auf die Betrachtung der schichtenparallelen und der schichtennormalen Durchströmung.

Dieses Thema wird seit 2003 am Institut erforscht und von der Deutschen Forschungsgemeinschaft finanziell unterstützt.

Sachbearbeiter: Dipl.-Ing. Stefan Schmitz

Zusammenfassung:

Bei Damm- und Deichbauwerken kann es infolge der Sickerwasserströmung zu einem Materialtransport in der Schichtgrenze kommen.

Wird die Schicht normal angeströmt so wird die Erosion als Schichtendurchbruch bezeichnet, bei der die Dichtwirkung vollständig verloren geht.

Bei der schichtenparallelen Durchströmung spricht von der rückschreitenden Erosion, dem so genannten „piping“.

Häufig ist die rückschreitende Erosion eine Folge des hydraulischen Durchbruches (siehe Abbildung). Die rückschreitende Erosion bewegt sich immer entgegen der Sickerströmung. Erreicht sie die Wasserseite des Dammkörpers, so kommt es zum Bruch und die Stauwirkung ist nicht mehr gegeben.

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Bei der Untersuchung der Mechanismen spielen sowohl die hydromechanischen als auch die bodenmechanischen Gesetze eine Rolle. Um die hydraulische Kontakterosion mathematisch formulieren und physikalisch begründen zu können, ist eine Kombination beider Themenbereich notwendig.