Geotechnisches Labor
Einblick in das geotechnische Labor – Felsmechanik
Das geotechnische Labor
Der Lehrstuhl für Ingenieurgeologie und Hydrogeologie verfügt über ein geotechnisches Labor, welches vielseitig genutzt wird. Die Laborarbeit findet in zwei Teilbereichen statt und dient der Lehre und Forschung auf dem Gebiet der Boden- und Felsmechanik.
Lehre
Die Lehre beinhaltet Praktika und die Betreuung von Bachelor- und Masterstudierenden.
Mit Hilfe verschiedenster Versuche können folgende bodenphysikalische Kennwerte nach DIN/ ISO ermittelt werden:
- Wassergehalt
- Korngrößenverteilung durch Siebung
- Korngrößenverteilung durch Schlämmanalyse
- Korndichte
- Fließ- und Ausrollgrenze
- Schrumpfgrenze
- Wasseraufnahmevermögen
- Kalkgehalt
- Glühverlust
- Verdichtungsverhalten nach Proctor
- Kompressionsverhalten bei behinderter Seitendehnung
- Scherfestigkeit
Forschung
Abseits der Lehrtätigkeit wird das Labor für die Durchführung geotechnischer Versuche in unterschiedlichen Forschungsprojekten genutzt – oft unter Einbeziehung Studierender im Rahmen von Abschlussarbeiten. Im Folgenden sollen einzelne Projekte exemplarisch vorgestellt werden, um einen anschaulichen Eindruck der Labortätigkeiten zu vermitteln.
Hydromechanische Charakterisierung vom Opalinuston
Opalinuston stellt eine vielversprechende lithologische Formation für die Endlagerung radioaktiver Abfälle dar. Im geotechnischen Labor des LIH wird das hydromechanische Verhalten entsprechender Tonproben in triaxialen Druckversuchen (axiale Last: 100 kN, Einspannung bis zu 30 MPa) untersucht.
In den zwei Zellen der Anlage, können die Proben zunächst isostatisch gesättigt und konsolidiert und anschließend unter dem Prüfrahmen unter kleinsten Deformationsraten abgeschert werden.
Direkte Scherversuche an 3D-gedruckten Proben
Moderne 3D-Drucktechniken ermöglichen die Herstellung sandsteinanaloger Probenkörper mit definierten und hochgradig reproduzierbaren Eigenschaften und (Kluft-)Geometrien. Mit Hilfe direkter Scherversuche (100kN) an solchen Proben lässt sich der Einfluss verschiedener Parameter auf die Scherfestigkeit deutlich isolierter untersuchen, als es bei natürlichen Proben möglich ist.
Bodenverflüssigung in Erdrutschablagerungen
In einem weiteren Laborexperiment soll die Porendruckentwicklung in Erdrutschablagerungen bei nachfolgenden Ereignissen sowohl unter undrainierten als auch drainierten Bedingungen erforscht werden. Für dieses Experiment wurde eine Plexiglasbox gebaut, in der die Bodenprobe vor Beginn des Versuchs voll gesättigt wird. Um nun den Einfluss eines Erdrutsches auf die Schuttablagerungen am Hangfuß zu simulieren, wird mit Hilfe eines Trichters ein zweites Bodenvolumen von oben in die Plexiglasbox fallen gelassen. An den Seiten der Box positionierte Sensoren zeichnen dabei kontinuierlich den Porendruck im Sediment auf.
FEAR - Fault activation and earthquake rapture
Das Projekt „FEAR“ befasst sich mit diversen Scherversuchen, in denen Granitoberflächen gegeneinander geschert werden und das Reibungsverhalten in Abhängigkeit der Schergeschwindigkeit, der Scherspannungen sowie der Oberflächenbeschaffenheit untersucht wird. In den Versuchsaufbau ist ein Acoustic-Emission-System eingebunden, welches Mikrorisse, die beim Schervorgang auf den Oberflächen der Granitproben entstehen, aufnimmt, lokalisiert und mit seismologischen Methoden auswertet.
Vorhandene Geräte
Das LIH verfügt über umfangreiche Ausrüstung für die Versuchsdurchführung im Labor und Gelände:
Laborgeräte | Feldgeräte |
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Ausblick in die Zukunft
Aktuell wird ein weiterer Laborbereich im Untergeschoss eingerichtet (36m²), um u.a. Platz für eine weitere triaxiale Prüfmaschine zu schaffen. Diese wird eine axiale Last von 350 kN und eine Einspannung bis zu 70 MPa aufbringen können. Die Lieferung der Prüfmaschine erfolgt voraussichtlich im Herbst 2022