Experimentelle Studie zum Prozessverhalten von rückschreitender innerer Erosion (Piping) in Deich- und Dammgründungen

• Antragsteller: Professor Dr. Jürgen Stamm
• Fachliche Zuordnung: Geotechnik, Wasserbau
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 567279823

Der Einsatz baulicher Hochwasserschutzsysteme wie Deiche und Dämme zählt zu den grundlegenden und weit verbreiteten Strategien zur Verringerung des Hochwasserrisikos. Das Versagen dieser Hochwasserschutzsysteme kann durch eine Reihe von Versagensmechanismen verursacht werden, z. B. durch Überflutung, Hanginstabilität oder innere Erosion. Die rückschreitende innere Erosion (Backward Erosion Piping, BEP) ist eine spezielle Art des Versagens durch innere Erosion, die weltweit 14 % bis 15 % der historischen Deich- und Dammbrüche verursacht hat. Während des Hochwassers 2013 in Deutschland war dies auch einer der wichtigsten Versagensmechanismen bei den zahlreichen Deichbrüchen. Bei langanstehenden Hochwasserereignissen kann die Grundwasserströmung dazu führen, dass Sandkörner im Bereich des Deichlagers erodieren, was zur Bildung einer oder mehrerer Erosionsröhren führt, beginnend an der Luftseite des Bauwerks und hinführend zur Wasserseite, auf Grund dessen dieser Prozess als rückschreitende innere Erosion bezeichnet wird. Das Hauptziel des X-BEP-Projekts besteht darin, die Beschreibung des komplexen BEP-Erosionsprozesses zu verbessern und Erosionskriterien für die an der Röhrenspitze wirkende primäre und an der Röhrenwand wirkende sekundäre Erosion abzuleiten, um sie in zuverlässigen Vorhersagemethoden verwenden zu können. Die zuverlässige Vorhersage von BEP ist bisher nicht möglich, da die Mechanismen, die die Entstehung und den Verlauf der rückschreitenden Erosionsröhre beschreiben, nur unvollständig verstanden sind. Eine validierte, allgemein anerkannte BEP-Methode für die Anwendung in der technischen Praxis gibt es nicht, was vor allem auf die unsichere Definition der Erosionskriterien zurückzuführen ist. Um eine genaue Vorhersage der BEP zu erreichen, ist es daher notwendig, primäre und sekundäre Erosionskriterien zu identifizieren und quantifizieren. Die Frage, ob der Beginn der Kornmobilisierung vom aufwärts gerichteten Sickerwasser abhängt, das in die Röhre und seine Spitze eindringt, muss weiter untersucht werden. Zu diesem Zweck werden systematische Laborexperimente durchgeführt und einer 3D-hydronumerischen Simulation (FEM) zugeführt, um die erosionsbestimmenden Bedingungen an der Spitze und entlang der Erosionsröhre besser zu verstehen und abbilden zu können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen