Das Ziel des Teilprojektes 'Porenwasserdruckbarrieren' besteht darin, durch Anordnung geeigneter Entspannungselemente (Draenagen) den Abbau von kritischen Porenwasserdruecken zu verhindern oder die Ausbreitung entstandener Porenwasserdruecke in der gesaettigten Kippe zu beschraenken und damit ein Setzungsfliessen an Kippenboeschungen zu verhindern. Schwerpunkte der Arbeit sind: - Schaffung eines theoretischen Modells fuer die Untersuchung der sich einstellenden Druck- und Stroemungsverhaeltnisse; - Durchfuehrung von Modellversuchen, um die theoretisch gewonnenen Erkenntnisse zu ueberpruefen und die in situ durchzufuehrenden Versuche vorzubereiten; - Durchfuehrung der in situ Versuche.
Auf der Grundlage bisheriger Forschungsergebnisse ist es moeglich, Kippenflaechen anhand ihrer Kornzusammensetzung, der Kornabrundung, der Lagerungsdichte und ihres Saettigungsgrades hinsichtlich ihrer Verfluessigungsgefaehrdung einzuschaetzen. Wenn alle diese Kriterien auf eine Verfluessigungsgefaehrdung hinweisen, kann der Grad der Gefaehrdung gegenueber Verfluessigung anhand von Verfluessigungstests im statischen bzw. dynamischen Triaxialgeraet untersucht werden. Verfahren zur quantitativen Bewertung der Verfluessigungsgefahr und des Ausmasses von Setzungsfliessrutschungen wurden weiterentwickelt. So wurden die Formel zur Berechnung des kritischen Wasserstandsverhaeltnisses in der Kippe sowie die Formel zur Abschaetzung der Rueckgriffweite einer moeglichen Setzungsfliessrutschung ueberarbeitet. Ziel der Forschung war eine genaue Einschaetzung der Setzungsfliessgefahr unter Beruecksichtigung statischer und dynamischer Belastungen. Es wurden systematische Untersuchungen zum Festigkeitsverhalten von Kippensanden durchgefuehrt. Auf der Grundlage der Forschungsarbeiten wird eine sinnvolle Herangehensweise zur Bestimmung der Festigkeitswerte im Labor vorgeschlagen. Von besonderem Interesse ist die Standsicherheit von Boeschungen bei dynamischer Belastung, insbesondere bei Spreng- und Ruetteldruckverdichtungsmassnahmen. Es wurde ein Verfahren entwickelt, mit dem die Gefahr des Eintretens einer Setzungsfliessrutschung bei Sprengverdichtung und Ruetteldruckverdichtung abgeschaetzt werden kann. Im Ergebnis entstand ein anwenderorientierter Leitfaden zur Beurteilung der Setzungsfliessgefahr und zum Schutz von Kippen und Kippenboeschungen gegen Setzungsfliessen, in dem auch die Erkenntnisse der anderen Teilprojekte zusammengefasst wurden.
Der Tagebaubetrieb zur Gewinnung von Braunkohle hinterlaesst Kippensysteme geringer Lagerungsdichte, die durch Einstellung der Bergbautaetigkeit und nachfolgenden Grundwasserwiederanstieg unter sukzessive Saettigung geraten. Unter bestimmten Bedingungen koennen sich solche Bereiche verfluessigen und sog. Setzungsfliessen ausloesen, die zumeist eine erhebliche Gefaehrdung fuer Mensch und Sachwerte darstellen. Als Initial einer Verfluessigung spielen durch Tagebaugrossgeraete verursachte dynamische Belastungen eine wesentliche Rolle. Zur Simulation dieser Spannungsaenderungen dient ein speziell entwickeltes Schwingtriaxialgeraet, in dem die Probe unter statischen Spannungsbedingungen extern vertikalen Schwingungen ausgesetzt wird.