Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Die bodenmechanischen Grundlagen f\u00fcr den rechnerischen Nachweis der Gesamtsicherheit f\u00fcr St\u00fctzbauwerke und der notwendigen konstruktiven Bauteile an Gel\u00e4ndespr\u00fcngen, abh\u00e4ngig von ihrer Konstruktion und Gr\u00fcndungsart wie f\u00fcr B\u00f6schungen und H\u00e4nge in Lockergesteinen, sind seit langem unver\u00e4ndert und finden ihren Niederschlag in den geltenden Normen DIN 4084, DIN 4084-100 und EC7. \u00dcber die erforderliche Neigung von dauerhaft standsicheren Unterwasserb\u00f6schungen bei der Gewinnung von Sand und Kies hingegen bestehen im einschl\u00e4gigen Schrifttum jedoch recht unterschiedliche Auffassungen. Bei zu flachen B\u00f6schungsneigungen ergeben sich hohe Abbauverluste, die unter \u00f6kologischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten nicht tragbar sind. Im Rahmen des Projektes sollte daher ein Verfahren entwickelt werden, mit dem unter Ber\u00fccksichtigung der Kennwerte der Sand- und Kies-Lagerst\u00e4tten, bei Betrachtung des Gewinnungsverfahrens und -ger\u00e4tes, unter Zuhilfenahme von Erkundungsergebnissen und Aufzeichnungen von Abbaukontrollanlagen sowie durch Gegen\u00fcberstellung mit Standsicherheitsberechnungen qualifizierte Empfehlungen f\u00fcr die Gestaltung von Unterwasserb\u00f6schungen und Bermen gegeben werden k\u00f6nnen. Darauf basierend mit einer durchzuf\u00fchrenden Minimierung der s\u00f6hligen Gewinnungsverluste sollte eine im Vergleich zu bisherigen Methoden wesentlich verbesserte Absch\u00e4tzung und Maximierung der gewinn- und nutzbaren Vorr\u00e4te m\u00f6glich werden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDer Aufbau des Planungssystems erfolgte in 12 Projektabschnitten mit einer Dauer von jeweils 1 bis 4 Monaten:
\n1.\tDetaillierte Projektplanung, Gesamtkonzeptioneller Aufbau des Planungssystems
\n2.\tDatenrecherche; Auswertung Unterlagen und Messwerte aus Erkundungen und Abbaukontrolle
\n3.\tDurchf\u00fchrung der erg\u00e4nzenden Feldarbeiten und Laboruntersuchungen
\n4.\tErfassung und Strukturierung der lagerst\u00e4ttenbedingten und materialabh\u00e4ngigen Einflussgr\u00f6\u00dfen
\n5.\tErfassung und Strukturierung der lagerst\u00e4ttenbedingten und materialunabh\u00e4ngigen Einflussgr\u00f6\u00dfen
\n6.\tErfassung und Strukturierung der ger\u00e4te- und gewinnungsverfahrenbedingten Einflussgr\u00f6\u00dfen
\n7.\tSystematisierung und Ordnung der Einflussgr\u00f6\u00dfen nach Relevanz
\n8.\tWertung der Einflussfaktoren, Empfehlungen f\u00fcr die Gestaltung von Unterwasserb\u00f6schungen
\n9.\tKonfigurierung des Planungs- und Entscheidungssystems, Erprobung der Funktionalit\u00e4t
\n10.\tKalibrierung des Planungssystems Durchf\u00fchrung der Planungsaufgaben f\u00fcr die Einsatzf\u00e4lle
\n11.\tBerechnung der Planungsergebnisse
\n12.\tDokumentation des Planungssystems und Erstellung des Abschlussberichtes<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Entwicklung des Planungssystems zur Gestaltung von B\u00f6schungssystemen bei der Gewinnung von Sand und Kies wird im Abschlussbericht von Januar 2005 beschrieben. Mit unterschiedlichen Planungs-abl\u00e4ufen zur Gestaltung von Wasserwechselzonen, Unterwasserb\u00f6schungen und Bermen wird damit erstmalig die M\u00f6glichkeit zur Maximierung des Ausbeutegrades in den Lagerst\u00e4tten bei gleichzeitiger Gew\u00e4hrung der B\u00f6schungsstandsicherheit er\u00f6ffnet – und zwar im Hinblick auf die Neigung der Unterwasserzonen im Sinne von LANGER & VOSS (2001): … so steil wie m\u00f6glich und nur so flach wie n\u00f6tig. Einige ausgew\u00e4hlte Ergebnisse der vorliegenden Studie werden nachstehend zusammengefasst:
\nZur Betrachtung der sich langfristig einstellenden Unterwasserb\u00f6schungen bei unkontrollierter Baggerung wurden archivierte lagerst\u00e4ttenkundliche Daten des INGENIEURB\u00dcROS DR.-ING. V. PATZOLD gesichtet, aufbereitet und kategorisiert. Dabei wurden die vorliegenden Ergebnisse von insgesamt 126 Echolotpeilungen mit zugeh\u00f6rigen Schichtenverzeichnissen zu Aufschlussbohrungen und Ergebnissen von Korngr\u00f6\u00dfenanalysen in einem Lagerst\u00e4ttenkatalog zusammengef\u00fchrt. Damit wurde eine rechnergest\u00fctzte Daten-bank mit standortabh\u00e4ngigen Erfahrungswerten zur Ausbildung von Unterwasserb\u00f6schungen und zur Kennzeichnung von Lagerst\u00e4ttenbezirken bei granulometrischer, genetischer und stratigraphischer Zuordnung erhalten. Die Peilergebnisse als standortspezifische Mittelwerte der profilbezogenen Neigungen wurden den jeweils angetroffenen und angesprochenen Bodenarten sowie den granulometrischen Parametern aus vorliegenden Analysenergebnissen mit den zugeh\u00f6rigen und abgesch\u00e4tzten Reibungswinkeln als charakteristische Kennwerte der Lagerst\u00e4tten gegen\u00fcbergestellt.
\nZur Verifizierung der zu vermutenden Einfl\u00fcsse auf die langfristige Einstellung von Unterwasserb\u00f6schungen bei der unkontrollierten Baggerung und zur Absch\u00e4tzung von standsicheren B\u00f6schungen f\u00fcr andere Abgrabungen wurde abschlie\u00dfend auf Grundlage der digitalisierten Kennwerte eine lineare Regressionsanalyse als multiple Regression mit schrittweiser Vorw\u00e4rtsauswahl und R\u00fcckw\u00e4rtselimination durchgef\u00fchrt. Damit wurde ein erstaunlich einfaches Regressionsmodell erhalten, dass die standsichere B\u00f6schungsneigung in ausgepr\u00e4gter Abh\u00e4ngigkeit von dem effektiven Reibungswinkel und dem jeweiligen Feinkornanteil des nichtbindigen Bodens zeigt. Der zun\u00e4chst angenommene Einfluss von anderen Parametern hat sich als nicht signifikant erwiesen. Auf Grundlage von empirisch gefundenen und auch statistisch abgesicherten Zusammenh\u00e4ngen k\u00f6nnen f\u00fcr die zu behandelnden Lastf\u00e4lle weiterf\u00fchrende Empfehlungen zur Gestaltung von Unterwasserb\u00f6schungen bei Ausf\u00fchrung der unkontrollierten Baggerung gegeben werden.
\nZur Planung zuk\u00fcnftiger Abgrabungen wurden Ablaufpl\u00e4ne erarbeitet, deren fallspezifische Anwendung eine ganzheitliche Betrachtung der lagerst\u00e4tten-, gewinnungsverfahren- und gewinnungsger\u00e4tebedingten Einflussfaktoren unterst\u00fctzt. Dabei wurden f\u00fcr die einzelnen Bearbeitungsschritte diejenigen Daten, Empfehlungen und Berechnungsmodelle ausgewiesen, die aus einer anzulegenden Stammdatenbank jeweils heranzuziehen sind. Es wurde die prototypische Version eines rechnergest\u00fctzten Planungssystems entwickelt. Dabei empfahl sich ein modularer Aufbau zur standortabh\u00e4ngigen Gestaltung von:
\n1.\tWasserwechselzonen;
\n2.\tUnterwasserb\u00f6schungen bei Durchf\u00fchrung einer profilgerechten Baggerung;
\n3.\tUnterwasserb\u00f6schungen bei der Durchf\u00fchrung einer Box-Cut Baggerung;
\n4.\tUnterwasserb\u00f6schungen bei der unkontrollierten Baggerung;
\n5.\tBermen im Hinblick auf das Auftreten von Baggertoleranzen;
\n6.\tBermen im Hinblick auf die Suffosion und Erosion im Oberstrom bei einer Saugbaggerung;
\n7.\tBermen im Hinblick auf das Auftreten von B\u00f6schungsabflachungen bei Erdbeben und
\n8.\tbei Bodenverfl\u00fcssigung.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Verbreitung der Forschungsergebnisse erfolgte im Rahmen verschiedener Vortragsveranstaltungen. Ein Vortrag erfolgte im Juni 2005 anl\u00e4sslich einer GDMB-Tagung in Freiberg. Dar\u00fcber hinaus ist eine Dissertation des Bearbeiters entstanden, die derzeit den Gutachtern zur Beurteilung vorliegt. Ver\u00f6ffentlichungen sind in einschl\u00e4gigen Fachzeitschriften geplant, siehe dazu beispielsweise: PATZOLD, V., K\u00d6BKE, J., L\u00dcBKE, H., BODE, G. & GRUHN, G. (2004): Sagalo – Ein System zur Anlagenplanung f\u00fcr die Gewinnung und Aufbereitung von Lockergestein. – Aufbereitungstechnik 12: 32-40; G\u00fctersloh (Bauverlag).<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Mit dem Forschungsprojekt wurde die Entwicklung eines rechnergest\u00fctzten Planungssystems zur Gestaltung von B\u00f6schungssystemen bei der Gewinnung von Sand und Kies erfolgreich durchgef\u00fchrt. Das Planungssystem wurde im Zusammenhang mit einer speziellen Lastfallstudie, die im Abschlussbericht n\u00e4her erl\u00e4utert ist, auf seine Funktionst\u00fcchtigkeit hin \u00fcberpr\u00fcft. Mit Ver\u00f6ffentlichung der For-schungsergebnisse soll das Planungssystem branchenweit Anwendung finden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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