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Title
Die Problematik der undrainierten Belastung von Erd- und Schuttströmen am Beispiel des Gschliefgrabens / von Maximilian Di Monte
Additional Titles
The problem of undrained loading of earth- and mudflows by the example of the Gschliefgraben
AuthorDi Monte, Maximilian
CensorPoisel, Rainer ; Preh, Alexander
Published2008
Description162 Bl. : Ill., zahlr. graph. Darst.
Institutional NoteWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2008
Annotation
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
Zsfassung in engl. Sprache
LanguageGerman
Document typeThesis (Diplom)
Keywords (DE)Gschliefgraben / FLAC / undrainierte / Erdströme / Porenwasserüberdruck / Rutschung / Hutchinson / Massenbewegung / Naturgefahren / Versagensmechanismus
Keywords (EN)Gschliefgraben / FLAC / undrained / loading / Hutchinson / mudflow / earthflow / landslide / failure / mechanism
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-25342 Persistent Identifier (URN)
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Die Problematik der undrainierten Belastung von Erd- und Schuttströmen am Beispiel des Gschliefgrabens [21.15 mb]
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Abstract (German)

Jüngste Ereignisse und das danach folgende Medienecho haben die Massenbewegung im Gschliefgraben ins Interesse der Öffentlichkeit und der Politik gerückt. Die Zerstörungskraft der Erdmassen im Gschliefgraben ist von über die Jahrhunderte verteilten, tragischen Ereignissen dokumentiert. Die Entstehung dieser Erd- und Schuttströme liegt vor allem in den besonderen geologischen Verhältnissen des Gschliefgrabens. Fortlaufende Bewässerung durch einsickerndes Regenwasser und zuströmendes Hangwasser bewirken eine breiartige Konsistenz des laufend aus den Erosionsherden nachkommenden feinkörnigen Materials, was talabwärts gerichtetes Fließen dieser Ströme ermöglicht.

Vor Ort beobachtete Aufgleitungen von hangaufwärts liegendem Material auf das hangabwärts befindliche, die sich zyklisch wiederholen, haben zur Vermutung geführt, dass das Versagen dieser Bereiche durch das von Hutchinson & Bhandari (1971) beschriebene "undrainend loading" Phänomen hervorgerufen werden könnte. Numerische Untersuchungen mittels des Finiten Differenzen Programms FLAC 2D von 2 an die Gegebenheiten des Gschliefgrabens angepassten Modellen haben dies bestätigt. Mehrere undrainierte und drainierte Untersuchungen an einem jeweils langen und kurzen Modell haben gezeigt, dass eine aufgebrachte Last durch die Bildung von Porenwasserüberdruck in gering durchlässigem Material zu einem Versagen führen kann. Der Einfluss dieser undrainierten Belastung und somit die Beeinflussung des Porenwasserdruckverlaufs reichen über die Last hinaus. In diesen Bereichen erfolgt eine Abnahme der effektiven Spannungen, was ein Versagen durch Überschreitung der Scherfestigkeit zur Folge hat. Die dabei auftretenden Geschwindigkeiten sind aber äußerst gering.

Drainierte Versuchsreichen haben weiters gezeigt, dass zuströmendes Wasser den Zustand unmittelbar nach der Belastung nicht beeinflusst, in weiterer Folge aber Einfluss auf den Porenwasserdruckverlauf hat. Die Werte für Porenwasserdrücke sind dabei etwas höher als in den undrainierten Versuchen. Dies hat zur Folge, dass Schubverzerrungen und Geschwindigkeiten ebenfalls ansteigen.

Ein deutliches Versagen kann bei allen Versuchsreihen nur im Bereich unmittelbar unter der Last und davor beobachtet werden. Der mobilisierte Bereich kann zwischen 20 und bis zu 160 m unterhalb des unteren Endes der aufgebrachten Last reichen. In noch weiter unten liegenden Bereichen sind zwar ebenfalls Aufschiebungen zu beobachten, dort kann aber nur mehr eine geringe Beschleunigung beobachtet werden. Ein unmittelbares Versagen der gesamten Böschung durch undrainierte Belastung kann anhand der Ergebnisse dieser Arbeit ausgeschlossen werden.

Abstract (English)

The catastrophic events of November 2007 and the following media response have let the mass movement of the Gschliefgraben become a sensitive issue for public interest and politics. Although the system of earth- and debris flows of the Gschliefgraben was already known by local inhabitants and experts groups. Over the centuries in fact, the destruction power of these earth and debris flows has been proved by innumerable tragic events The causes for the development of this mass movement can be located on the one hand in the special geological conditions of this area, but also in its particular location. Continuous watering of the ongoing debris, transported from the erosion source, caused by infiltrating rain or mountain water produces a papescent consistency of the mass movement's material allowing the flow downwards.

On site observed cyclic overslips of upside lying debris or earth masses on downslope lying ones, have led to the assumption that the failure of these areas could have been produced by the phenomena of "undrainend loading" described by Hutchinson & Bhandari (1971).

Investigations made with the finite difference Program FLAC 2D on two simplified models of the Gschliefgraben confirmed this hypothesis.

Several drained and undrained test series on respectively a short and a long model showed that a rapid loading of a slope made by a soil with a very low permeability generates pore water overpressure which could cause the failure. The influence of such an undrained load on the pore water pressure gradient reaches beyond the load itself. In these areas pore water overpressure generated by the loading causes a subsequent decrease of the effective stresses, which finally leads to collapse by exceeding shear strength.The velocities, however are very small.

The drained test series showed that water flowing to loaded regions doesn't influence the behavior of the slope failure immediately after loading, but has effects on the pore water pressure gradient with longer lasting calculation. The pore water pressures are then slightly higher than that of the undrained simulations. The consequence is that velocities and shear strains are higher.

A visible failure surface can be observed in all the test series only in the area under and directly beyond the loading. The mobilized area reaches between 20m and a maximum of 160m in front of the lower end of the applied load. In more downward lying areas only little accelerations can be observed. The collapse of the whole slope by the phenomena of undrained loading can hence be excluded by the achieved results.

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