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Experimentelle und theoretische Untersuchungen zur Wechselwirkung zwischen der Karbonatlösung und dem Durchlässigkeits- und Setzungsverhalten in mineralischen Deponiedichtungsmaterialien bei Sickerwassereinwirkung unter Auflast

Die mineralische Dichtung stellt eine unverzichtbare Komponente einer Kombinationsdichtung gemäß TA Siedlungsabfall oder gemäß der bauaufsichtlichen Zulassung des Deutschen Instituts für Bautechnik mit Asphaltbeton dar. Ihr Karbonatgehalt ist nach TA Siedlungsabfall auf 15 Prozent beschränkt. Dahinter steht die Befürchtung, dass saure Sickerwässer die Karbonate lösen und sich daraus unzulässige Setzungen und eine Beeinträchtigung der Dichtewirkung ergeben. Vorversuche zeigen, dass bei einer Auflast von 40 kN/m2 auch nach signifikanter Karbonatlösung und Setzungen über 20 Monate hinweg die Durchlässigkeit eines mineralischen Dichtungsmaterials mit ehemals ca. 35 Gewichtsprozent Karbonat im Bereich von 10 10m/s bleibt, was im Widerspruch zu anderen Vorversuchen ohne Auflast steht. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, dieses Phänomen unter Variation des Versuchsmaterials, der Auflast und des Perkolates sowohl unter geochemischen als auch unter bodenmechanischen Gesichtspunkten zu untersuchen, um die Berechtigung der Vorschrift in der TA Siedlungsabfall zu überprüfen und gegebenenfalls eine wissenschaftlich abgesicherte Änderung vorzuschlagen.

Untersuchung des Grund- und Schichtwassers bei der Deponie Wannsee

Untersuchung des Untergrundes der Deponie in Berlin-Wannsee hinsichtlich einer Beeintraechtigung des Grundwassers durch hier abgelagerten Muell.

Erprobung geophysikalischer Methoden bei der Erkundung des Deponieuntergrundes glazial gepraegten Berliner Umlandes

Geotechnik der Abfallstoffe, Teilprojekt: Berechnung der Standsicherheit und des Verformungsverhaltens von Deponien mittels konventioneller Verfahren und FE-Berechnungen

Beim Entwurf von Siedlungsabfalldeponien muessen die Standsicherheit der Deponie, die Verschiebungen in Muellkoerper und Untergrund sowie die auf die Abdichtung wirkenden Belastungen untersucht werden. Dazu bieten sich numerische Berechnungen nach der Finite-Elemente-Methode an, die es ermoeglichen, den Einfluss der Muelleigenschaften, der Deponiegeometrie sowie des Aufbaus Dichtungselemente, der Eigenschaften der einzelnen Komponenten der Abdichtung sowie des Untergrundes zu beruecksichtigen. Siedlungsabfaelle unterscheiden sich in ihrem Spannungs-Verformungsverhalten stark von Lockergesteinen. In diesem Forschungsprojekt werden deshalb verschiedene bodenmechanische Stoffgesetze auf ihre Eignung zur Beschreibung des Spannungdehnungsverhaltens von Siedlungsabfaellen untersucht und neue Ansaetze zu einer verbesserten Beschreibung der inneren Lastabtragung entwickelt. Auf der Basis dieser Stoffgesetze werden in Finite-Elemente- Berechnungen die in Deponiekoerper und Abdichtung entstehenden Spannungen und Verformungen untersucht.

Untersuchung der Langzeitbestaendigkeit einer Asphalt-Sohlabdichtung fuer Deponien - Laborversuche I und II

Die fuer die Deponietechnik geltenden Vorschriften TA Abfall und TA Siedlungsabfall schreiben fuer den bautechnischen Aufbau einer Deponiesohlabdichtung zwar Regelsysteme mit Kunststoffdichtungsbahn vor, lassen jedoch gleichwertige Systeme - ohne diese naeher zu beschreiben - als Alternative zu. Der vielfach auch im Wasserbau bewaehrte Asphalt erscheint hierfuer geeignet. Der Nachweis der Gleichwertigkeit von Asphaltdichtungssystemen erscheint deshalb pruefenswert, weil Asphalt im praktischen Baubetrieb fertigungstechnische Vorteile gegenueber Kunststoffdichtungsbahnen aufweist. Es wurden Asphaltpruefkoerper verschiedener Zusammensetzung hergestellt und mit verschiedenen Prueffluessigkeiten dauerhaft beaufschlagt. Als Prueffluessigkeiten wurden Gemische mit organischem Charakter (Gemische aus Benzinen und aromatischen Kohlenwasserstoffen und aliphatischen Chlorkohlenwasserstoffen), mineralischem Charakter (Essigsaeure und Propionsaeure) und reales Sickerwasser verwendet. Die Prueffluessigkeiten wurden zur Erzielung eines Zeitraffereffektes mit Detergenzien versetzt. Eine entsprechend gestaltete Versuchsanordnung sorgte fuer die dauerhafte Beaufschlagung der Pruefkoerper bei konstanten Konzentrationen. Die Eindringung der Prueffluessigkeiten in die Pruefkoerper wurde untersucht. Die Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass Asphalt bei Hohlraumgehalten von weniger als 3 Volumenprozent als Ersatz fuer eine Kunststoffdichtungsbahn bei Hausmuelldeponien und aehnlichem geeignet erscheint.

Schadstoffrueckhaltevermoegen des klueftigen Tonsteins und seine Eignung als geologische Barriere fuer Deponien

In der ersten Phase des Vorhabens wurden die mathematisch-numerischen Grundlagen zur Modellierung von Stofftransportprozessen reaktiver Substanzen in klueftig-poroesen Medien (insbesondere Tonsteine) erarbeitet, die numerischen Methoden verifiziert und im Programm ROCKFLOW implementiert. Ferner wurden Laborversuche ausgewertet sowie erste Fallstudien fuer die Lokation Muenchehagen durchgefuehrt, um die Eignung der entwickelten Modelle zu testen. In der Fortsetzung des Vorhabens geht es zunaechst um die Anwendung der entwickelten Methoden zur detaillierten Untergrundcharakterisierung von Tongesteinen. Dabei steht die Quantifizierung der Sorptionseigenschaften der Tongesteinsmatrix im Vordergrund, welche das Schadstoffrueckhaltevermoegen in hohem Masse definieren. Besondere Bedeutung kommt der Bestimmung der geochemischen Parameter unter Beruecksichtigung des Transportvorganges zu (Nichtgleichgewichtsbedingungen). Neben der chemischen Reaktion an sich ist es fuer den Gesamtprozess auch wichtig, wie die Substanzen zu den Reaktionsplaetzen gelangen (z.B. durch Matrixdiffusion bzw. Intrapartikeldiffusion). Inverse Modelltechniken sind dabei insbesondere geeignet, Parameter systematisch und mit hoher Genauigkeit zu bestimmen. Der Einsatz von Gasstroemungstransportmodellen eroeffnet darueber hinaus den Zugang zu Daten aus Laborversuchen, die speziell fuer geringpermeable Gesteine konzipiert sind. Der zweite Schwerpunkt in der Fortsetzung des Vorhabens ist die systematische Weiterfuehrung der Studie Muenchehagen anhand der vorhandenen Datensaetze aus Labor- und Feldversuchen. Dabei sollen die Ergebnisse des ersten Schwerpunktes Untergrundcharakterisierung von Tongesteinen in die Standortmodellierung einfliessen.

Geotechnische Aspekte bei Deponien und Altlasten unter besonderer Beruecksichtigung von Untersuchungsmethoden und Abdichtungsmassnahmen in tonig-mergeligen Lockergesteinen und gekluefteten Tonsteinen

Sickerwaesser aus Deponien und Altlasten beeinflussen durch ihren Chemismus zur Abdichtung eingebaute mineralische Dichtmassen und den als geolog Barriere wirkenden Untergrund in vielfaeltiger Weise. Ein bes Problem stellt die Beurteilung der Schadstoffausbreitung durch die unter Deponien liegende, ungesaettigte Zone zum tiefer liegenden Grundwasser dar. Insbes in gekluefteten Tonsteinen wird sie erschwert durch die geringen Kenntnisse ueber Transportmoeglichkeiten auf Trennflaechen und im Gestein selbst. Bei der Erkundung, Sicherung (Abdichtung) und Sanierung kontaminierter Standorte oder der geplanten Lagerung wassergefaehrdender Stoffe muessen daher im Hinblick auf wirksame Massnahmen fuer den Grundwasserschutz Ueberlegungen ueber die ortsspezifischen geotechnischen Gegebenheiten im Vordergrund stehen. Konzepte und Technologien zur Erkundung der spezifischen geotechnischen Verhaeltnisse, zur Erfassung der Bodenkontamination sowie zur Sicherung und Sanierung befinden sich haeufig aber noch in der Entwicklung und sind nur in wenigen Faellen ausreichend erprobt. Um die prinzipiellen Moeglichkeiten zur Erfassung und Interpretation der Durchlaessigkeit und des Durchlaessigkeitsverhaltens, Art und Ausmass von Kontaminationen im tonmineralogisch-geochemischen Bereich, der Messung dieser Belastungen und das Migrationsverhalten von Schadstoffen im Untergrund zu klaeren, sollen sanierungsbeduerftige Standorte in tonig-mergeligen Gesteinen und gekluefteten Tonsteinen, die jeweils exemplarisch sind fuer eine Reihe von aehnlich gelagerten Faellen, im Zusammenhang mit laufenden geotechnischen Untersuchungen modellhaft u statistisch abgesichert erkundet werden.

Einflüsse des Untergrunds auf die sensorgestütze Kampfmitteldetektion

In weltweit mehr als 75 Ländern sind als Relikte bewaffneter Konflikte Landminen und / oder Blindgängermunition im Boden verborgen, die noch lange nach Beendigung der Kriege eine große Gefahr vor allem für die Zivilbevölkerung darstellen. Heutzutage fordern diese Hinterlassenschaften bis zu 6000 Opfer pro Jahr, wobei eine erhebliche Dunkelziffer einkalkuliert werden muss. Einer der Gründe für die weite Verbreitung der Minen sind ihre geringen Herstellungskosten von teilweise nur 3-5 USD, wohingegen die Räumung einer Mine 300-500 USD kostet. Zur Räumung der im Boden liegenden Landminen werden häufig elektromagnetische Suchverfahren eingesetzt um die Zielobjekte zu detektieren. Unter den zahlreichen Detektionsverfahren ist der Metalldetektor wegen seiner geringen Kosten und leichten Anwendbarkeit das am weltweit verbreitetste Suchgerät. Während Blindgängermunition wegen ihrer hohen Metallanteile in der Regel gut zu detektieren ist, sind vor allem moderne Landminen mit ihren sehr geringen Metallanteilen nur schwer zu orten. Die häufig auftretende Problematik beim Einsatz des Metalldetektors stellt sich wie folgt dar: Mit diesem Gerät, das auf dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion beruht, können Metallteile im Boden detektiert werden. Viele Minen besitzen jedoch nur sehr geringe Metallanteile, so dass die Detektoren sehr empfindlich eingestellt werden müssen. Dies führt wiederum zu einer sehr hohen Fehlalarmrate, die entweder durch Metallpartikel im Boden als auch die Bodeneigenschaften selbst verursacht werden. Insbesondere tropische Böden stellen häufig Probleme bei der Landminensuche mittels Metalldetektoren dar. Fehlalarmraten von 1000:1 sind dabei keine Seltenheit. Ziel der Untersuchungen ist es, insbesondere die magnetischen Bodeneigenschaften zu charakterisieren, zu klassifizieren und den Einfluss auf die Funktionsweise der Metalldetektoren zu bestimmen. In neuerer Zeit werden vermehrt auch Dual-Sensoren eingesetzt, bei denen durch eine Kombination von Metalldetektoren und Radarsensoren die Fehlalarmrate verringert werden soll. Im Gegensatz zum Metalldetektor können mit dem Georadar (GPR) auch metallfreie Minen detektiert werden. Bei der Ortung von Minen mit dem GPR macht sich besonders die kleinräumige Variabilität elektrischer und dielektrischer Bodeneigenschaften bemerkbar. Diese beiden physikalischen Größen korrelieren mit dem Wassergehalt, welcher wiederum stark von der Witterung und der Vegetation beeinflusst wird und sind somit zeitlich und räumlich stark variabel. Unter ungünstigen Bedingungen, d.h. bei geringem Kontrast zwischen Mine und Boden und einer heterogenen Feuchteverteilung kann das Signal einer Mine im Radargramm kaum vom Hintergrundrauschen des Bodens unterschieden werden. Zur Klärung der Bodeneinflüsse auf die Detektionstechnik werden folgende Parameter untersucht: - magnetische Suszeptibilität und deren Frequenzabhängigkeit - elektrische Leitfähigkeit - Dielektrizitätskoeffizient usw.

Handlungsempfehlungen zur Erkundung des Untergrundes von Deponie- und Altablagerungsstandorten in Thailand, Teilvorhaben 4: Hydrogeologie und Geochemie

Die Bearbeitung beinhaltet die Projektierung und fachtechnische Begleitung der Bohrarbeiten, der Grundwassermessstellen, der Probennahme sowie die Ermittlung der hydrogeologischen und geochemischen Parameter an den Teststandorten. Im Ergebnis der Felduntersuchung sind hydrogeologische Strukturmodelle für die Teststandorte als Grundlage für die hydrogeologische Modellierung zu erarbeiten. Auf der Basis GeoDin-View ist ein englischsprachiges, GIS-gestütztes Fachinformationssystem 'Deponieuntergrund-Thailand' zu entwickeln. Basierend auf den ermittelten hydrogeologischen und geochemischen Parametern erfolgt eine Bewertung des Kontaminationspotentials der Altablagerung und eine Gefährdungsabschätzung für die Teststandorte 1 und 2. Am Standort 2 wird eine den Bedingungen Thailands angepasste Methodik zur Standorterkundung erstellt und in den Handlungsempfehlungen zusammengefasst.

Handlungsempfehlungen zur Erkundung des Untergrundes von Deponie- und Altablagerungsstandorten in Thailand, Teilvorhaben 2: Geophysik

Das Beantragte interdisziplinäre Projekt will die im Verbundvorhaben 'Deponieuntergrund' erarbeiteten Technologien zur Erkundung des Untergrundes von Deponien und Altablagerungen an die Bedingungen in Thailand anpassen und durch einen Technologietransfer zu einer Sicherung sauberen Trinkwassers beitragen. Handlungsempfehlungen für eine ökologisch wirksamen und ökonomisch vertretbaren Methodeneinsatz sollen zu einer Kostensenkung für Umweltschutzmaßnahmen führen. Die Einbindung deutscher Firmen mit dem Ziel, auf dem südostasiatischen Markt deutsches Know-how einzuführen, sichert hochwertige Arbeitsplätze in Deutschland. Die Ausbildung thailändischer Fachkräfte soll die Verbindungen zu den deutschen Firmen verstärken und zu einer langfristigen Zusammenarbeit beitragen. Geophysik GGD führt im Rahmen des Teilvorhaben 2 Geophysik Messungen zur zerstörungsfreien Erkundung des Untergrundes sowohl im regionalen Umfeld der Deponiestandorte als auch auf den Deponien selbst durch. Es werden alle Messergebnisse interpretiert, wesentliche Fallbeispiele aufbereitet und neben der Erarbeitung methodischer Richtlinien für die eingesetzten Verfahren erfolgt auch eine Mitarbeit an den Handlungsempfehlungen.

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