Hydraulisches Lösen von Böden

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Jürgen Grabe
• Fachliche Zuordnung: Geotechnik, Wasserbau
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 260695819

Das hydraulische Lösen von Böden spielt bei vielen geotechnischen Problemstellungen eine Rolle. Ein Beispiel dafür ist das Düsenstrahlverfahren, das eine Hochdruckinjektion zur Bodenvermörtelung verwendet. Das Verfahren ist zwar vielseitig einsetzbar, es besehen jedoch oft Schwierigkeiten bei der genauen Erfassung der Wirkung des Hochdruckstrahls im Boden sowie bei der Bestimmung des Durchmessers der Düsenstrahlelemente, das von vielen Faktoren abhängt, z.B. von den Eigenschaften des Bodens und der Suspension sowie von den verwendeten Geräte und Verfahrensparameter.Ein übergeordnetes Ziel des Forschungsvorhabens ist die im Boden ablaufenden Vorgänge während des hydraulischen Lösens sowie die Einflussfaktoren für die Reichweitre des Strahls im Boden durch numerische Simulationen abzubilden und zu erfassen. Die Modelle sollen mittels Smoothed Particle Hydrodynamics Methode (SPH) erstellt werden. Sie ist eine netzfreie numerische Methode, die sich seit Jahren im Bereich der Physik und Fluiddynamik bewährt hat und außerdem ein großes Potential für Untersuchungen mit Boden besitzt. Die SPH wurde schon für die Berechnung von Mehrphasenströmungen sowie Strömungen mit freien Oberflächen und feststoffreicher Strömungen erfolgreich angewendet. Neuste Forschungsergebnisse deuten außerdem darauf hin, dass die Methode sich hervorragend für geotechnische Zwecke eignet. In diesem Vorhaben soll ein Stoffgesetz und eine Grenzbedingung für Boden in der SPH implementiert und validiert werden und anschließend Simulationen des hydraulischen Lösens von Boden durchgeführt werden. Die Ergebnisse sollen Aufschluss über die Reichweite des Strahls sowie über die Zusammenhänge von verschiedenen Boden- und Verfahrensparameter liefern und einen Beitrag zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit und Verbesserung der Qualitätssicherung geotechnischer Verfahren leisten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen