Zur Modellierung Von Kriechhängen

Diese Arbeit behandelt die Simulation von langsam kriechenden Massenbewegungen mit bestehenden und einer neuen Erweiterung eines bestehenden viskosen Materialmodells. Die nichtlinear- viskosen Materialmodelle nach NORTON und nach VULLIET-HUTTER, sowie die neue Erweiterung werden auf ihre Eignung zur Abbildung von Kriechgeschwindigkeiten an Kriechhangen untersucht. Die Anwendbarkeit wird am Fallbeispiel des Hochmais-Atemkopf -Kriechhanges oberhalb des Gepatsch-Stausees in Osterreich...
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Diese Arbeit behandelt die Simulation von langsam kriechenden Massenbewegungen mit bestehenden und einer neuen Erweiterung eines bestehenden viskosen Materialmodells. Die nichtlinear- viskosen Materialmodelle nach NORTON und nach VULLIET-HUTTER, sowie die neue Erweiterung werden auf ihre Eignung zur Abbildung von Kriechgeschwindigkeiten an Kriechhangen untersucht. Die Anwendbarkeit wird am Fallbeispiel des Hochmais-Atemkopf -Kriechhanges oberhalb des Gepatsch-Stausees in Osterreich uberpruft. Das erste Materialmodell berechnet die viskosen Verzerrungsraten als Funktion der Deviatorspannung, die anderen beiden Materialmodelle berucksichtigen neben der Deviatorspannung noch den hydrostatischen Druckanteil. Die Materialparameter werden an einer Vielzahl an Laborversuchen, u.a. auch an lastgesteuerten Kriechversuchen im Triaxialgerat bestimmt. Da es fur die Ermittlung viskoser Materialparameter keine genormten Verfahren gibt, werden die ansonsten vorwiegend empirisch angenommenen viskosen Materialparameter in dieser Arbeit an die Ergebnisse der Kriechversuchen angepasst. Die numerischen Berechnungen erfolgen mit der Methode der Finiten Elemente mit dem Softwarepaket ABAQUS. Das erste viskose Materialmodell ist standardmassig in ABAQUS verfugbar, die letzten beiden werden als User Material Subroutine zusatzlich implementiert. Die hierfur programmierten Subroutinen werden anhand des Triaxialversuchs und der unendlich langen Boschung, fur die es analytische Losungen gibt, validiert. Mit den Parametern aus den Laborversuchen wird das Fallbeispiel des Hochmais-Atemkopf-Kriechhanges simuliert und die berechneten Geschwindigkeiten mit den vor Ort gemessenen Geschwindigkeiten verglichen. Bei den gemessenen Bewegungsvektorenist ein, uber die Jahre hinweg, linearer Kriechtrend, der durch zyklische Beschleunigungs- und Verzogerungsphasen uberlagert ist, deutlich zu erkennen. Die Geschwindigkeitsanderungen sind allerWahrscheinlichkeit nach Porenwasserdruckschwankungen zuzuschreiben. Die Finite Element Berechnung erfolgte daher hydromechanisch gekoppelt. Der Einfluss des Porenwasserdrucks auf die Kriechgeschwindigkeit kann mit dem Modell nach VULLIET-HUTTER sowie mit dem neuen, erweiterten viskosen Materialmodell abgebildet werden. Das erweiterte viskose Materialmodell bildet zudem die Verhaltnisse der Geschwindigkeiten fur verschiedene Porenwasserdruckverteilungen realistisch ab. Die Verhaltnisse werden mit dem viskosen Materialmodell nach VULLIET-HUTTER uberschatzt. Da die Porenwasserdruckschwankungen sich auf den hydrostatischen Druckanteil auswirken, ist das viskose Materialmodell nach NORTON nicht in der Lage Geschwindigkeitsanderungen infolge Porenwasserdruckschwankungen abzubilden und ist fur die Modellierung von Kriechhangen mit Grundwasserschwankungen nicht geeignet.