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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.

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 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.

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.

Schadstoffausbreitung unter Deponien - Anpassung des Programmsystems ROCKFLOW an die besondere Problematik; insbesondere im Hinblick auf eine benutzerfreundliche Oberflaeche

Die erfolgreiche Durchfuehrung von Modellberechnungen zur Schadstoffausbreitung setzt immer noch vertiefte Kenntnisse in der Modelltechnik voraus. Mit diesem Projekt soll das bestehende Programmsystem ROCKFLOW einem groesseren Anwenderkreis in Behoerden und Ingenieurbueros, die mit der Bearbeitung der von Deponien ausgehenden Kontaminationen des Grundwassers befasst sind, benutzerfreundlich zugaenglich gemacht werden. ROCKFLOW ist ein modular aufgebautes 3D FE-Programmsystem zur Berechnung von Stroemungs- und Transportvorgaengen in gekluefteten poroesen Medien welches am IfS seit 1983 fortlaufend weiterentwickelt wird. In diesem Projekt werden die folgenden Schwerpunkte bearbeitet: - Interaktive graphikunterstuetzte Generierung von Systembeschreibungen; - Bewegte und farbige raeumliche Darstellung von Systembeschreibungen; - Hilfen zur Erstellung und Ueberpruefung von Modellparametern; - Anpassung des Transportmodells an die besondere Problematik der Deponiefragen.

Spannungs-Verformungs-Verhalten des Untergrundes von Haldendeponien

Im Rahmen des Vorhabens sollen fuer den Untergrund von Deponien in Norddeutschland, insbesondere unter Beruecksichtigung der in Niedersachsen haeufig anstehenden ueberkonsolidierten Tone fuer potentielle Deponiestandorte, mit unterschiedlichen Berechnungsverfahren und Variation der Berechnungsparameter Verformungsprognosen erstellt werden. Grundlage der Berechnungen sind dabei die zuvor in einer Datenbank gesammelten Kennwerte der Deponiebauwerke und deren Untergrundkennwerte sowie Forschungsergebnisse zu relevanten Detailproblemen. Die Berechnungsverfahren sollen mit gemessenen Verformungen (in Korrelation mit der Aufschuettung) kalibriert werden. Schliesslich sollen fuer die Praxis handhabbare, einheitliche Vorgehensweisen und zutreffende Verformungsprognosen (Berechnungsmodelle) sowie erforderliche Kontrollmechanismen vorgeschlagen und diskutiert werden, um sichere und volkswirtschaftlich kostenguenstige Deponien zu planen und zu errichten.

Aerogeophysikalische Vermessung der Deponien Schoeneiche und Schoeneicher Plan und ihres Umfeldes, 1994

Erprobung aerogeophysikalischer Methoden fuer die Erkundung von Muelldeponien und des Deponieuntergrundes; Gewinnung von Messbeispielen fuer den Band 'Geophysik' des Methodenhandbuches 'Deponieuntergrund'.

Deponie als Bergbaufolgelandschaft - Hydrogeochemische Verhaeltnisse im Umfeld der Deponie Halle-Lochau und die Beeinflussung der Rueckhaltekapazitaeten der geologischen Barriere durch variierende Milieubedingungen/Sachsen-Anhalt

Der ehemalige Braunkohletagebau Halle-Lochau wird seit den 70er Jahren als Deponie fuer Hausmuell, Hausgewerbemuell, Bauschutt und partiell auch fuer Kraftwerksaschen genutzt. Die Grossdeponie besitzt ein Fassungsvermoegen fuer mindestens 60-70 Jahre, entspricht jedoch in ihrem technischen Standard (z.B. Basisabdichtung) nicht den aktuellen Richtlinien. In Zusammenarbeit mit verschiedenen Firmen soll eine moegliche Beeintraechtigung des Grundwassers durch eventuell austretende Schadstoffe im Zusammenhang mit hydraulischen Verhaeltnissen untersucht werden. Im Rahmen dieser Untersuchungen wird die FU Berlin die Permeabilitaeten, Rueckhaltekapazitaeten fuer Schadstoffe und Diffusionseigenschaften der tertiaeren Sedimenten im Bereich der Deponie erkunden. Es werden dabei moegliche Einfluesse der verschiedenen, im Bereich der Deponie auftretenden Waesser (Salzlaugen, Suesswasser, Sickerwasser) auf die einzelnen Parameter untersucht und modelliert.

Bodenmechanische Eigenschaften und Rueckhaltevermoegen von natuerlichen und kuenstlichen Barrierematerialien im Kontakt mit Deponiesickerwaser (SMDK Koelliken)

Das Projekt befasst sich einerseits mit der Untersuchung an natuerlichen Gesteinen, die ein Austreten von kontaminiertem Wasser aus der Sondermuelldeponie Koelliken (Kt. Aargau) verhindern oder wesentlich verzoegern sollen, andererseits mit der Untersuchung kuenstlicher Barrierematerialien. Das Ziel des Programmes natuerlicher Gesteine ist es, Erkenntnisse ueber die Transportwege von Sickerwasser aus der Deponie heraus zu gewinnen, sowie das langfristige Verhalten der als Barriere wirkenden Mergelschicht im Kontakt mit diesem Deponiesickerwasser zu untersuchen. Zur seitlichen Sicherung von Deponien sind kuenstliche, vertikale Barrieresysteme in Form von sogenannten Schlitzwaenden geeignet. Diese muessen bis in die natuerlichen Barriereschichten reichen und dafuer sorgen, dass sich das kontaminierte Deponiewasser nicht horizontal ausbreitet. Die Untersuchungen an diesen kuenstlichen Barrierematerialien (z.B. Ton + Zement + Fuellstoffe + Wasser) beschaeftigen sich zum einen mit der Verarbeitbarkeit und den mechanischen Eigenschaften, zum anderen mit ihrem Durchlaessigkeitsverhalten und Rueckhaltevermoegen bei chemischem Angriff.

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