TY - JOUR A1 - Schanz, Tom A1 - Tripathy, Snehasis T1 - Swelling pressure of a divalent-rich bentonite: Diffuse double-layer theory revisited JF - Water Resources Research N2 - Physicochemical forces are responsible for the swelling pressure development in saturated bentonites. In this paper, the swelling pressures of several compacted bentonite specimens for a range of dry density of 1.10–1.73 Mg/m3 were measured experimentally. The clay used was a divalent-rich Ca-Mg-bentonite with 12% exchangeable Na+ ions. The theoretical swelling pressure–dry density relationship for the bentonite was determined from the Gouy-Chapman diffuse double-layer theory. A comparison of experimental and theoretical results showed that the experimental swelling pressures are either smaller or greater than their theoretical counterparts within different dry density ranges. It is shown that for dry density of the clay less than about 1.55 Mg/m3, a possible dissociation of ions from the surface of the clay platelets contributed to the diffuse double-layer repulsion. At higher dry densities, the adsorptive forces due to surface and ion hydration dominated the swelling pressures of the clay. A comparison of the modified diffuse double-layer theory equations proposed in the literature to determine the swelling pressures of compacted bentonites and the experimental results for the clay in this study showed that the agreement between the calculated and experimental swelling pressure results is very good for dry densities less than 1.55 Mg/m3, whereas at higher dry densities the use of the equations was found to be limited. KW - Bentonit KW - Boden KW - Ton KW - Geochemical modeling; Soils; High-pressure behavior; bentonite; clays; expansive clays Y1 - 2009 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20170425-31592 ER - TY - CHAP A1 - Stoimenova, Eugenia A1 - Lins, Yvonne A1 - Datcheva, Maria A1 - Schanz, Tom ED - Gürlebeck, Klaus ED - Könke, Carsten T1 - INVERSE MODELLING OF SOIL HYDRAULIC CHARACTERISTIC FUNCTIONS N2 - In this paper we evaluate 2D models for soil-water characteristic curve (SWCC), that incorporate the hysteretic nature of the relationship between volumetric water content θ and suction ψ. The models are based on nonlinear least squares estimation of the experimental data for sand. To estimate the dependent variable θ the proposed models include two independent variables, suction and sensors reading position (depth d in the column test). The variable d represents not only the position where suction and water content are measured but also the initial suction distribution before each of the hydraulic loading test phases. Due to this the proposed 2D regression models acquire the advantage that they: (a) can be applied for prediction of θ for any position along the column and (b) give the functional form for the scanning curves. KW - Architektur KW - CAD KW - Computerunterstütztes Verfahren Y1 - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20170327-29858 UR - http://euklid.bauing.uni-weimar.de/ikm2006/index.php_lang=de&what=papers.html ER - TY - CHAP A1 - Schanz, Tom A1 - Wuttke, Frank A1 - Dineva, Petia ED - Gürlebeck, Klaus ED - Könke, Carsten T1 - HYBRID APPROACH OF WAVE NUMBER INTEGRATION-BOUNDARY INTEGRAL EQUATION METHOD FOR SITE EFFECT ESTIMATION OF A LATERALLY VARYING SEISMIC REGION N2 - In this paper we evaluate 2D models for soil-water characteristic curve (SWCC), that incorporate the hysteretic nature of the relationship between volumetric water content Θ and suction Ψ. The models are based on nonlinear least squares estimation of the experimental data for sand. To estimate the dependent variable Θ the proposed models include two independent variables, suction and sensors reading position (depth d in the column test). The variable d represents not only the position where suction and water content are measured but also the initial suction distribution before each of the hydraulic loading test phases. Due to this the proposed 2D regression models acquire the advantage that they: (a) can be applied for prediction of Θ for any position along the column and (b) give the functional form for the scanning curves. KW - Architektur KW - CAD KW - Computerunterstütztes Verfahren Y1 - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20170327-29132 UR - http://euklid.bauing.uni-weimar.de/ikm2006/index.php_lang=de&what=papers.html ER - TY - RPRT A1 - Asslan, Milad T1 - Factors Influencing Small-Strain Stiffness of soils and its Determination N2 - This term paper presents a literature review and discusses concepts of the following point: 1- Factors affecting small-strain stiffness in soil; 2- Methods to determine small-strain shear stiffness in laboratory and in-situ; 3- Brief introduction into wave propagation and 4- Bender elements technique to determine shear wave velocity in soil. KW - Soil KW - Shear modulus KW - Bender elements Y1 - 2009 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20120402-15870 ER - TY - THES A1 - Asslan, Milad T1 - An Experimental Study on the Initial Shear Stiffness in Granular Material under Controlled Multi-Phase Laboratory Conditions N2 - The initial shear modulus, Gmax, of soil is an important parameter for a variety of geotechnical design applications. This modulus is typically associated with shear strain levels about 5*10^-3% and below. The critical role of soil stiffness at small-strains in the design and analysis of geotechnical infrastructure is now widely accepted. Gmax is a key parameter in small-strain dynamic analyses such as those to predict soil behavior or soil-structure interaction during earthquake, explosions, machine or traffic vibration where it is necessary to know how the shear modulus degrades from its small-strain value as the level of shear strain increases. Gmax can be equally important for small-strain cyclic situations such as those caused by wind or wave loading and for small-strain static situations as well. Gmax may also be used as an indirect indication of various soil parameters, as it, in many cases, correlates well to other soil properties such as density and sample disturbance. In recent years, a technique using bender elements was developed to investigate the small-strain shear modulus Gmax. The objective of this thesis is to study the initial shear stiffness for various sands with different void ratios, densities, grain size distribution under dry and saturated conditions, then to compare empirical equations to predict Gmax and results from other testing devices with results of bender elements from this study. KW - Soil KW - Shear modulus KW - Shear wave KW - Soil dynamics KW - Bender elements Y1 - 2009 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20120402-15842 ER - TY - THES A1 - Alabdullah, Jamal T1 - Testing Unsaturated Soil for Plane Strain Conditions : A New Double-Wall Biaxial Device N2 - In der vorliegenden Dissertation wird durch den Autor ein neuer, einzigartiger biaxialer Versuchsstand für die Untersuchung ungesättigter Böden entwickelt und die an Proben von ungesättigtem Sand gewonnenen Versuchsergebnisse vorgestellt. Im Wesentlichen werden die Versuche an Proben von Hostun-Sand-Proben durchgeführt. Die Versuchsreihen umfassen die Charakterisierung (Klassifizierung) des Bodens, die Ausarbeitung von Wasserretentionskennlinien (Soil Water Characteristic Curves) und die Durchführung von biaxialen Kompressionsversuchen an trockenen, gesättigten und ungesättigten Proben. Desweiteren werden Modellversuche an Streifenfundamenten zur Untersuchung der Tragfähigkeit durchgeführt. Begründet durch die Veränderung des Bodenverhaltens durch geringe Anteile von bindigem Material, werden zusätzlich Versuche mit einer Mischung aus Sand und Kaolinit analysiert. N2 - In this dissertation, a new, unique and original biaxial device for testing unsaturated soil was designed and developed. A study on the mechanical behaviour of unsaturated sand in plane-strain conditions using the new device is presented. The tests were mainly conducted on Hostun sand specimens. A series of experiments including basic characterisation, soil water characteristic curves, and compression biaxial tests on dry, saturated, and unsaturated sand were conducted. A set of bearing capacity tests of strip model footing on unsaturated sand were performed. Additionally, since the presence of fine content (i.e., clay) influences the behavior of soils, soil water characteristic tests were also performed for sand-kaolin mixtures specimens. T2 - Testen ungesaettigter Böden für ebenen Dehnungszustand : Ein neues doppelt-wandiges biaxial Geraet KW - Ungesättigte Zone KW - Ebener Dehnungszustand KW - biaxial – sand KW - Unsaturated soil KW - plane-strain conditions KW - biaxial-sand Y1 - 2010 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20100628-15056 ER - TY - THES A1 - Arifin, Yulian Firmana T1 - Thermo-hydro-mechanical behavior of compacted bentonite-sand mixtures: an experimental study N2 - Heat, gas, and leachate are primary by-products of landfill processes in municipal solid waste landfills. In nuclear waste repository, temperature of the waste also raises due to radioactivity processes. Temperature increase in the repository induces hydro-mechanical processes of its sealing material. Moderate to high temperature is expected to be encountered in the field situation. In this thesis, a study on the thermo-hydro-mechanical behavior of compacted bentonite-sand mixtures which are among the materials proposed to be used as sealing material for landfills and hazardous waste repository is presented. Mixtures of a calcium-type bentonite, Calcigel, and quartz sand were used in this study. Series of tests including suction and swelling pressure measurement, drying-wetting under unconfined and confined conditions were conducted at a moderately high temperature. Tests at room temperature including basic and physico-chemical characterization, microstructure and fabric studies, and osmotic suction were conducted in order to provide insight into understanding the hydro-mechanical processes taking place in the bentonite. The experimental data obtained are presented and compared to the result of the previous tests for the same material performed by other researchers at room temperature. The changes in hydro-mechanical behavior due to elevated temperature were analyzed and discussed based on the suction components of soil which are influenced by temperature. At the end, conclusions concerning the temperature effects on the hydro-mechanical behavior of the materials are drawn and suggestions for future studies are made. N2 - In Folge der Prozesse in den Siedlungsabfalldeponien entstehen Wärme, Gas und Sickerwasser als Nebenprodukte. In Deponien für nukleare Abfälle nimmt die Wärme in Abhängigkeit deren Radioaktivität zu. Aufgrund der Wärmeentwicklung im Abfall kommt es in dem die Kanister umgebenden Dichtelement zu Temperaturänderungen, was verschiedene hydro-mechanische Prozesse verursacht, die sowohl bei niedrigen als auch bei mäßig hohen Temperaturen stattfinden. In dieser Dissertation wird eine Studie über die Auswirkungen von Temperaturänderungen auf das hydro-mechanische Verhalten von Bentonit-Sand-Gemischen vorgestellt, welche ein mögliches Dichtungsmaterial für Verschlussbauwerke in Deponien für radioaktive Abfälle darstellen. In dieser Studie wurden Mischungen von Kalzium-Bentonit, genannt “Calcigel“, und Quarzsand verwendet. Es wurden bei mäßig hohen Temperaturen Versuchsreihen durchgeführt, die die Messung der Saugspannungen und des Quelldrucks, als auch die Ermittlung der Saugspannungs-Wassergehalts-Beziehung auf dem Trocknungs- sowie Bewässerungspfad bei behinderter und nicht behinderter Volumenänderung beinhalten. Des weiteren wurden bei Raumtemperatur Versuche zur Bestimmung der physiko-chemischen Eigenschaften sowie Untersuchungen zur Struktur und der osmotischen Saugspannung durchgeführt. Das Ziel dieser Untersuchungen war es, einen besseres Verständnis der innerhalb des Bentonits stattfindenden hydro-mechanischen Prozesse zu erlangen. Die experimentell gewonnenen Daten werden vorgestellt und mit Ergebnissen aus vorangegangenen Forschungsarbeiten am selben Material bei Raumtemperatur verglichen. Die beobachteten Änderungen im hydro-mechanischen Verhalten aufgrund der erhöhten Umgebungstemperatur werden analysiert und diskutiert, wobei besonderes Augenmerk auf die Materialkomponenten gelegt wird, deren Eigenschaften und Verhalten durch die Temperatur beeinflusst wird. T2 - Das thermo-hydromechanische Verhalten von verdichteten Bentonit-Sand-Mischungen: eine experimentelle Analyse KW - Temperatur KW - Bentonit-Sand KW - Quelldruck KW - hydromechanische Prozesse KW - Bentonite-sand KW - temperature KW - swelling pressure KW - drying-wetting Y1 - 2008 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20081006-14288 ER - TY - THES A1 - Khan, Muhammad Ibrar T1 - HYDRAULIC PROPERTIES OF POLYMER-ENHANCED BENTONITE-SAND MIXTURE N2 - The hydraulic properties of the polymer-enhanced bentonite-sand mixtures (PEBSMs) investigated in this study consisted of the water retention behaviour (or the soil-water characteristic curve (SWCC)) and the saturated and unsaturated coefficients of permeability. The SWCCs of the compacted polymer-enhanced bentonite-sand mixtures were measured using two techniques; namely, axis-translation technique and vapour equilibrium technique. The results obtained from both methods were combined to establish a single SWCC for each specimen. The saturated coefficient of permeability of the material was measured using the constant-head flexible wall permeameter method. The unsaturated coefficient of permeability was computed from the SWCCs and the saturated permeability values using the statistical model. The study revealed that the wetting curves for the PEBSM and clay are above the drying curves. The fact is thought be due to the specimens being not saturated before starting the drying tests. Since the specimens are expensive soil such a trend can be expected. The permeability deduced from the oedometer test data over-estimates the actual water flow rate resulting in a higher computed saturated coefficient of permeability compared to the measured values. The nets of polymer and bentonite clusters are thought to retard the flow of water during the direct measurement. However, the net of polymer and bentonite clusters are compressed during loading and rebound during unloading. Hysteresis effect was found for the PEBSMs in the permeability versus degree of saturation curve. This is due to possible difference in the spatial distribution of water in the specimens depending whether the specimens were on drying or wetting path. KW - Baustoff KW - Hydraulic properties KW - polymer-enhanced KW - bentonite-sand mixture KW - soil mechanics Y1 - 2005 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20111215-6803 N1 - Der Volltext-Zugang wurde im Zusammenhang mit der Klärung urheberrechtlicher Fragen mit sofortiger Wirkung gesperrt. ER - TY - THES A1 - Samingan, Agus Setianto T1 - An Experimental Study on Hydro-Mechanical Characteristics of Compacted Bentonite-Sand Mixtures N2 - Nuclear and hazardous waste disposal issues have become universal issues and problems related to the final disposal of these waste including finding a suitable site, natural and engineered barriers used, construction of the repository, long-term performance assessment have gained increasing attention all over the world. High-level radioactive and hazardous waste are required to be buried in deep geological repositories. In Germany, the ongoing researches have assessed the suitability of salt-stone formation in the country as a host rock candidate for its nuclear waste repository. Bentonite-based materials have been proposed to be used as sealing and buffer elements for the nuclear waste repository. Several hydro-mechanical processes will take place in the field and influence behaviour of the sealing and buffer elements of the repository. In this dissertation, a study on the hydro-mechanical characterisation of bentonite-sand mixtures is presented. Mixtures of a calcium-type bentonite, named Calcigel, and quartz sand were used in the investigation. Series of experiments including basic and physico-chemical characterisation, microstructure and fabric studies, suction and swelling pressure measurements, wetting and drying test, one-dimensional compression-rebound test, one-dimensional cyclic wetting-drying test under constant vertical stress, and saturated permeability test were conducted. The experimental data obtained are analysed and several characteristics of the material are brought out in this dissertation. Conclusions regarding basic behaviour of the materials are drawn based on the results of microstructure and fabric studies. Factors influencing the magnitude of suction and swelling pressure of the materials are outlined and discussed. The suction-induced compression and rebound characteristics of the material are described. The wetting and drying behaviour as influenced by the material boundary conditions are discussed. Permeability characteristics of the materials are examined based on several available permeability models. Several mechanical and hydraulic parameters that can be used in modelling using some available constitutive modelling approaches are derived based on the experimental data. At the end, conclusions regarding the hydro-mechanical characteristics of the materials are drawn and suggestions for future studies are made. N2 - Die (End-) Verwahrung von hoch toxischem chemischen und radioaktiven Abfällen hat aktuell weltweit an Bedeutung gewonnen und insbesondere Fragen bezüglich der „optimalen Einlagerung“, der Art der Versiegelung, die Konstruktion der Endlagerstätten sowie das Verhalten während „langer“ Zeiträume, sind Schwerpunkte der Forschung. Hoch radioaktive und chemische Abfälle sollen in der Mehrzahl der Konzepte in Kanistern versiegelt und unterirdisch in großer Tiefe in geeigneten geologischen Schichten gelagert werden. Aktuelle Forschungen in Deutschland haben ergeben, dass z.B. Salz-Gestein ein zuverlässiger Wirtsgesteins-Kandidat für die sicher Endlagerung des radioaktiven Abfalls ist. Bentonit basierendes Material wird derzeit als Versiegelung bzw. als Puffermaterial für hoch toxisches und radioaktives Abfallmaterial genutzt. Komplexe, gekoppelte hydromechanische Prozesse beeinflussen das Verhalten der Versiegelung sowie die Pufferwirkung der Endlagerstätte. In der vorliegenden Dissertation wird eine Studie über die hydromechanischen Eigenschaften von Betonit- Sand-Gemischen dargestellt. Die untersuchten Mischungen bestehen aus unterschiedlichen Anteilen von Kalzium-Bentonit, das so genannte Calcigel, und Quarzsand. Porosimetrieuntersuchungen und Studien mit dem ESEM ergaben Aufschluss über die Struktur und die physikalisch-chemischen Kennwerte des Gefüges auf der Mikroskala. Auf der Makroskala wurde u.a. die Saugspannungs-Wassergehaltsbeziehung der Gemische untersucht. Außerdem wurden zyklische Trocknungs- und Bewässerungsversuche, Kompressionsversuche im Ödometergerät und gesättigte Permeabilitätsversuche durchgeführt. Der Quelldruck und das Quellpotential wurden für unterschiedliche Belastungspfade untersucht. Die erzielten experimentellen Ergebnisse wurden im Rahmen der zu Grunde liegenden theoretischen Modelle ausgewertet und interpretiert. Wegweisende Erkenntnisse der Arbeit beziehen sich auf die Saugspannungs-Wassergehaltsbeziehung für unterschiedliche Versuchsrandbedingungen (freie Volumenänderung versus vollständig behinderte Volumenänderung) und die Entwicklung des Quelldrucks in Abhängigkeit der Saugspannung. Die erzielten Ergebnisse wurden zur Kalibrierung von zwei unterschiedlichen konstitutiven Ansätzen benutzt. Zusätzlich durchgeführte Versuche konnten abschliessend erfolgreich simuliert werden. T2 - Eine experimentelle Untersuchung zu den hydromechanischen Eigenschaften von verdichteten Bentonit-Sandmischungen KW - hydro-mechanics KW - unsaturated soils KW - bentonite-sand mixtures KW - suction KW - swelling KW - Hydromechanik KW - teilgesättigte Böden KW - Bentonit-Sandgemische KW - Saugspannung KW - Quellen KW - hydro-mechanics KW - unsaturated soils KW - bentonite-sand mixtures KW - suction KW - swelling Y1 - 2005 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20051007-7082 ER - TY - THES A1 - Remmert, Frank T1 - Bestimmung hydraulischer Eigenschaften von teilgesättigten granularen Reibungsmaterialien in einem Säulenversuch T1 - Hydraulic Behaviour of Unsaturated Graveld Material N2 - Diese Diplomarbeit beschreibt die Durchführung eines dynamischen Sandsäulenversuches zur Bestimmung der Wassercharakteristikkurven (SWCC) und der teilgesättigten Durchlässigkeiten des Sandes. Als Messinstrumente wurden TDR-Sonden und Tensiometer verwendet. Die TDR-Sonden wurden eigens für diesen Versuch kalibriert. Messgrößen waren der volumetrische Wassergehalt und die Kapillarspannung im Sand. Für die Auswertung kamen statistische Modelle zum Einsatz, insbesondere das Modell nach FREDLUND & XING. Darüber hinaus wurde geprüft, in wie weit die Wassercharakteristikkurven (SWCC) auch über inverse Berechnungsverfahren ermittelbar sind. N2 - This thesis is about a soil column test. During the test the soil water characteristic curve (SWCC) and the unsaturated conductivity were determined. For the measurement of the volumetric water content TDR-probes were used. For the measurement of the suction tensiometers were used. The TDR-probes were first calibrated. To determine the soil water characteristic curve (SWCC) and the unsaturated conductivity statistical models were used, especially the model from FRELUND&XING. Also an invers calculation for the SWCC was accomplished. KW - Bodenanalyse KW - Time domain reflectometry KW - Sandsäulenversuch KW - TDR-Kalibrierung KW - Durchlässigkeit KW - Hostun-Sand KW - unsaturated permeability KW - soil column test KW - soil water characteristic curve Y1 - 2005 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20111215-6647 N1 - Der Volltext-Zugang wurde im Zusammenhang mit der Klärung urheberrechtlicher Fragen mit sofortiger Wirkung gesperrt. ER - TY - THES A1 - Wuttke, Frank T1 - Beitrag zur Standortidentifizierung mit Oberflächenwellen T1 - Site identification using surface waves N2 - In der Dissertation wurden unterschiedliche Methoden zur Standortidentifizierung mit Oberflächenwellen analysiert. Es wurden neue Methoden zur Parameteridentifikation unter Nutzung von Oberflächenwellen vorgeschlagen. Die Ziele der Arbeit können wie folgt definiert werden: a) Die Entwicklung eines geeigneten theoretischen Modells als Grundlage zur Untersuchung des Standortes hinsichtlich vorhandener Bodensteifigkeiten. b) Die Entwicklung einer neuen Inversionsmethodik unter Berücksichtigung aller auftretenden Moden im Oberflächenwellenfeld. Die Erstellung eines Modells des vertikal heterogenen Untergrundes erfolgte im Frequenz-bereichs für beliebig geschichtete Böden, aufbereitet durch weitestgehend analytische Formulierungen. Durch Nutzung beliebiger horizontaler, elastisch-isotroper Schichten konnte die vertikale Heterogenität approximiert werden. Die Definition der Green'schen Funktionen wurde in Form der Reflexions- und Transmissionskoeffizienten durchgeführt. Die Lösung des formulierten Halbraumproblems erfolgte unter Verwendung der Konturintegration. Dazu wurde die Vorgehensweise der bestehenden Lösung des homogenen Halbraums auf das Problem des geschichteten Mediums übertragen. Die daraus sich ergebende Lösung ist in ein Körperwellen- und ein Oberflächenwellenfeld separiert. Der Vorteil dieser analytischen Betrachtungsweise liegt in der eindeutigen Zuordnungsmöglichkeit der erhaltenen Lösungen zu Wellentypen und in der klaren Dispersionscharakteristik der berechneten Modelle. Im Gegensatz dazu liefern numerische Lösungen, wie FEM, immer ein Wellenfeld, in dem die Wellentypen zugeordnet bzw. interpretiert werden müssen. Mit Hilfe der synthetischen Bodenmodellierung wird das Verhalten von geschichteten Böden bei durchlaufenden Oberflächenwellenfeldern simuliert und untersucht. Für die Untersuchung der Profile wurde hauptsächlich die Modale Superposition von Oberflächenwellen und die Wellenzahl-Integration verwendet. Bei der Analyse von Oberflächenwellenfeldern in vorhandenen Medien sind abweichend von den üblichen seismischen Methoden spezielle Untersuchungsmethoden zur Ermittlung der vorhandenen Dispersion notwendig. Zur Durchführung der Dispersionsanalyse wird in geotechnischen Untersuchungen in der Regel das Phasen-Differenzen-Verfahren (SASW) genutzt. Aufgrund der beschränkten Aussagefähigkeit dieses Verfahrens zu auftretenden höheren Moden werden verbesserte Analysemethoden zur experimentellen Auswertung hinzugezogen. Diese Methoden nutzen zur Informationsgewinnung das räumlich ausgedehnte Wellenfeld. Ausgehend von dem Dispersionsverhalten kann die Bodenstruktur mittels inverser Methoden bestimmt werden. Für die gemeinsame Inversion der in den Messungen vorhandenen Moden wurde ein entsprechendes Inversionsverfahren abgeleitet. Als Grundlage der Inversion wurde ein Verfahren des kleinsten Fehlerquadrates gewählt. Der Vorteil hinsichtlich einer effizienten und stabilen Inversion unter Nutzung dieser Methodik überwiegt den Nachteil der lokalen Suche nach dem Fehlerminimum. Zum Erreichen der stabilen und zielgerichteten Inversion wird der Levenberg-Marquardt Algorithmus, zusammen mit der Wichtung der Dispersionsäste entsprechend ihres Anregungsverhaltens in den Dispersionsspektren, eingesetzt. Von Vorteil hat sich innerhalb der Arbeit die gleichzeitige Behandlung von theoretischen und experimentellen Parameterstudien erwiesen, da sich Ergebnisse und Erkenntnisse beider Seiten ergänzten. Eine Interpretation von Felddaten kann damit weitaus sicherer durchgeführt werden. Zusätzlich konnten die erarbeiteten experimentellen und theoretischen Verfahren gegenseitig überprüft werden. N2 - In this thesis various available methods for the site identification with surface waves were analyzed. Some new methods are proposed for the site identification using surface wave characteristics. The objectives of the thesis are as follows: a) To develop an appropriate theoretical model that can work in conjunction with the results obtained from the site inverstigations to precisely identify the actual in situ stiffness profiles. b) To develop a new inversion procedure that enables to inverse all the appearing modes in a wave field. An appropriate model should be able to define the vertical heterogeniety of the subsoil. In this study, the existing solution for the homogeneous half space was extended to the stratified medium. An analytical formulation in the frequency domain was used for this purpose by considering arbitrary horizontal, elastic isotropic layers. The Green’s functions were defined in the matrix formulation in the form of reflection- and transmission coefficients. In this way the analytical considerations could be carried out in a strong mathematical procedure. The solution for the forced excited layered half space was obtained following the contour integration. The solution could be separated in to the body wave and the surface wave fields. The advantage of such an analytical approach lies in the definite allocation of the preserved solutions for wave types and the straight dispersion characteristic of the calculated models. The difference between the analytical and the numerical solutions, such as using FEM, is that the interpretation of the calculated wave field is not required in the former, whereas it is necessary in the latter case. With the help of an analytic wave field calculation the behavior of the propagate surface wave fields in the stratified media could be better simulated and examined. For the investigation of the stiffness profiles primarily the modal superposition by surface waves and the wave number-integration were used. Special surface wave field investigation methods were necessary for the determination of the available dispersion characterisic. For the realization of the dispersion analysis in geoengineering investigations the phase difference method (SASW) is a widely used tool. Since the information on the higher modes are limited, an improved method is proposed to separate the different modes from the experimental data. The proposed method used the spatially spread wave field for the dispersion information. The soil structure can be determined by using various inverse methods. For the joint inversion of all the available modes in the measurements, a suitable inversion procedure was derived. For the stabilization of the inversion procedure, a least square method was chosen. The disadvantage of this efficient method is a local minimum search of the objective function. To achieve a stable and focused inversion procedure the Levenberg-Marquardt algorithm was used. The different dispersion branches multiplied by weighting factors corresponds to the excitation behavior in the dispersion spectra. One particularly advantage in the work is the concurrent treatment of theoretical and experimental parameter studies. According this treatment, the results and cognitions of both sides were complementary. An interpretation of field data could be carried out reliably. In addition, the compiled experimental and theoretical procedures could be checked mutually. KW - Inversionsalgorithmus KW - Inversionstheorie KW - Wellenausbreitung KW - Anomale Dispersion KW - Dispersion KW - Energieübertragung KW - wave propagation KW - inversion procedure KW - inversion theorie KW - wave field dispersion Y1 - 2004 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20050708-6874 ER - TY - THES A1 - Vu, Manh Quynh T1 - Möglichkeiten zur Bewertung des Zustandes von Straßenbauten (Bau und Rekonstruktion) unter Einbeziehung seismischer Messungen . T1 - Possibilities for the evaluation of the condition of road (Construction and reconstruction) including seismic measurements N2 - Central point of this study is to evaluate stiffness properties of pavement, specifically the E or G- modulus determined by different testing methods. Stiffness of soil is both stress and strain dependent property and otherwise different methods usually affect the material in different ways. The Young’s modulus E0 and shear modulus G0 correspond to the very small strain level are regarded as the initial or maximal stiffness of the relevant stress-strain curves of a given material. The modulus decay curve is called the degradation curve, which also reviewed in this study. With the results of different measurement methods applied for a reclaimed mining site in Klettwitz for determining of stiffness parameter of subsoil, author have tried to find a unification between the results considering the relationship between stiffness parameter and the range of strain levels. The testing methods executed at plant S9 in Klettwitz-Südfeld are: laboratory oedometer test, static plate load test, dynamic plate load test, and seismic testing methods (spectral analysis of surface wave, SASW). Some results getting from this study are: one receives different absolute values of stiffness parameter from different testing methods. The reason is different testing methods produce different range of strain levels in soil during their execution. Conventional and non-destructive testing methods should be combined together for investigating of subsoil characteristics. This means, the soil parameters must be adjusted to the current range of strain level. Especially for settlement calculation it is recommended that different values of stiffness modulus, Es, resulted by different testing methods should be simultaneously utilized along the depth beneath loading surface. Accuracy for determining of stiffness degradation curves depends a lot on the determination of maximal stiffness parameters (E0, G0) at the range of very small strain level, and it still requires much further studies. KW - Straßenbau KW - Seismik KW - Sraßeninstandhaltung KW - Straßenplanung KW - seismische Messungen KW - Zustand von Strassenbau KW - seimic measurements KW - evaluation KW - road Y1 - 2005 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20111215-6498 N1 - Der Volltext-Zugang wurde im Zusammenhang mit der Klärung urheberrechtlicher Fragen mit sofortiger Wirkung gesperrt. ER - TY - THES A1 - Büchner, Stefan T1 - Methoden zur Ermittlung von Materialkennwerten für numerische Berechnungen in der Geotechnik T1 - Methods for investigation of soil properties for numerical calculations in geotechnics N2 - Bei der Bearbeitung geotechnischer Aufgabenstellungen treten häufig Probleme bei der Vorhersage des Setzungsverhaltens von Böden auf. Numerische Methoden auf Basis finiter Elemente oder finiter Differenzen werden oftmals als Hauptinstrumente der Prognose verwendet. Dabei erzielen sie jedoch nicht selten Ergebnisse, die im Nachhinein als unbefriedigend bezeichnet werden müssen. Eine Begründung dafür liegt in der Verwendung linearer Stoffgesetze, die auf Ansätze aus der Elastizitätstheorie beruhen. Werden höherwertige Stoffgesetze eingesetzt, so fehlen oftmals gesicherte Aussagen zu den erforderlichen Bodenkennwerten. Diese müssen durch ein umfangreiches Versuchsprogramm mit einer aufwendigen Auswertung bestimmt werden. Ziel dieser Arbeit ist es daher, eine robuste Methode zu entwickeln, die in der Lage ist, aus Messwerten (Feld) und Versuchsergebnissen (Labor) geeignete Parameter für Modelle mit nichtlinearer Konsolidationstheorie zu ermitteln. Dazu werden die Möglichkeiten der Mathematik ausgenutzt, welche inverse Methoden zur Verfügung stellt, mit denen man mehrere Bodenkennwerte (hauptsächlich Steifigkeiten und Durchlässigkeiten) gleichzeitig unter Be-rücksichtung ihrer Wechselbeziehungen zueinander bestimmen kann. Als Instrumentarium dafür steht das Programm AdConsol-1D zur Verfügung, welches die inverse Parameterermittlung auf Basis mathematischer Optimierungsmethode ermöglicht. Ein Test- und Versuchsdamm, der im Finnischen Haarajoki (Haarajoki Test Embankment) errichtet wurde und über längeren Zeitraum messtechnisch überwacht wurde, dient als Validationsbeispiel. Dieser wurde auf sehr verformungsempfindlichem Boden errichtet. Durch Aufbereitung und Auswertung der Feld- und Laborversuche am Haarajoki Test Embankment wurden die Grundlagen für die inverse Parameterermittlung geschaffen. Dazu wurde eine Methode zur Konstruktion plausib-ler Porenwasserüberdrücke aus Setzungsmessungen und Laborversuchsdaten entwickelt. Mit den Werten der Optimierung wurde ein Modell im 2D FEM Programm Plaxis erstellt, welches die in Haarajoki gemessenen Setzungen und Porenwasserdrücke möglichst genau reproduzieren sollte. Es zeigte sich, dass sich Bodenparameter des eindimensionalen nichtlinearen Konsolidati-onsmodells nicht problemlos auf ein 2D FEM Modell übertragen lassen. Insbesondere fehlen gesicherte Aussagen über die Größe des horizontalen Durchlässigkeitskoeffizienten kx und des Referenzsekantenmoduls E50Ref aus dem Triaxialversuch. Die inverse Berechnung für sich betrachtet verlief dahingegen zufrieden stellend mit dem eindimensionalen Modell in AdConsol-1D. Auf dieser Grundlage ist die Erstellung einer realistischen Prognose des weiteren Konsolidationsverlaufes am Haarajoki Test Embankment möglich. N2 - In geotechnics, problems frequently appear in the prediction of settlements for soils. Numerical Methods based on Finite Elements or Finite Differences are often used as main instruments for prediction. These methods often produce unsatisfying results. One reason is the utilization of linear material laws which are based on the theory of elasticity. Introducing ad-vanced material laws secure informations lack for required soil parameters. They need to be determined in an extensive test programm with complex evaluation.The intention is, to develop a robust method, which is able to determine adequate parameters from measurements and laboratory examinations using a one dimensional nonlinear theory of consolidation. In addidtion the possibilities of mathematics are used, which provide invers methods for the simultaneous determination of several soil parameters (especially stiffness and permeability parameters) and their correlations. As instrument the programm AdConsol-1D was available, which offers the invers parameter investigation on basis of mathematical optimization meth-ods. An embankment for tests and examination, the Haarajoki Test Embankment serves as validation example. Pore pressures and cumulative settlements were observed for a long time period at the embankment, which was built on very soft soil. The conditioning and evaluation of field and laboratory tests from the Haarajoki Test Embankment accomplished a basis for the invers parameter determination. For that purpose a method for designing plausible excess pore pressures, using measurements of settlements and laboratory test datas, was developed. A model was constracted with the 2D FEM programm Plaxis using the values from the opti-mization, which ought to reproduce the measured settlements and excess pore pressures from Haarajoki Test Embankment as accurately as possible. It was shown, that the soil properties from the one-dimensional non-linear consolidation model can’t be assigned without problems onto a 2D FEM model. Especially lack firmed information about the value of horizontal permeability kx and the modulus for the secant stiffness in standard drained triaxial tests (E50Ref). Whereas the invers calculation itself produced a satisfying result with the one-dimensional model of AdConsol-1D. On that basis the construction of a realistic prediction of former consolidation process at Haarajoki Test Embankment is possible. KW - Konsolidation KW - Inverses Problem KW - Bodenmechanik KW - Parameterschätzung KW - Kennwertermittlung KW - nichtlineare Konsolidationstheorie KW - numerische Berechnungen KW - mathematische Optimierungsmethoden KW - non-linear consolidation KW - determination of soil properties KW - numerical methods Y1 - 2005 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20111215-5524 N1 - Der Volltext-Zugang wurde im Zusammenhang mit der Klärung urheberrechtlicher Fragen mit sofortiger Wirkung gesperrt. ER -