Experimentelle Untersuchung zum Fließverhalten von Fluid-Granulat-Mischungen.
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Detaillierte theoretische, experimentelle und numerische Untersuchungen des Fließverhaltens von Fluid-Granulat-Mischungen sind von essentieller Bedeutung für das Verständnis und die genaue Beschreibung von granularen Massenströmen, was wiederum zur Bewertung von Schadensfällen sowie zur Risikoeinschätzung angewendet werden kann. Im Rahmen dieses Paketantrages wurden an der Technischen Universität Darmstadt die experimentellen und an der Ruhr-Universität Bochum die theoretischen und numerischen Untersuchungen durchgeführt. Für die experimentellen Untersuchungen wurde ein rechteckiger Versuchsstand mit den Abmessungen L × B × H = 1,00 m × 0,50 m × 3,00 m neu entwickelt, der mit wassergesättigtem Boden befüllt wurde. Der Fließprozess wird hierbei durch das schlagartige Öffnen einer seitlich angeordneten Klappe, die vor einem Auslass mit variabler Höhe angebracht ist, in Gang gesetzt. Die Strömung wird durch eine Glasscheibe an der Frontseite des Versuchsstands mittels einer High-Speed-Kamera aufgezeichnet und mit Hilfe der Particle Image Velocimetry Methode die Geschwindigkeitsverteilung der Bodenkörner ermittelt. Die im Rahmen dieses Forschungsvorhabens durchgeführten experimentellen Untersuchungen haben umfangreiche neue Erkenntnisse der verschiedenen Einflussparameter geliefert. So konnte festgestellt werden, dass der Einfluss der Korngröße bei Kiesen lediglich eine untergeordnete Rolle auf die Geschwindigkeit von Fluid-Granulat-Mischungen haben. Im Gegensatz hierzu ist der Einfluss der Korngrößenverteilung und der damit einhergehende unterschiedliche Porenanteil von entscheidender Bedeutung auf das Fließverhalten. Anhand der Experimente konnte weiter festgestellt werden, dass die Lagerungsdichte bei enggestuften Kiesen, insbesondere auf Grund des geringen Unterschieds des Porenanteils, eine untergeordnete Rolle spielt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2012) Experimentelle Untersuchungen zum Fließverhalten von wassergesättigten Böden, 32. Baugrundtagung, Beiträge der Spezialsitzung „Forum für junge Geotechnik-Ingenieure“, 17-21
Bergmann, C.
- (2012) Investigation of the influence of water to soil. Proceedings “3rd International Conference on New Developments in Soil Mechanics and Geotechnical Engineering”, Near East University, Nicosia, North Cyprus, 765-770
Katzenbach, R., Bergmann, C.
- (2013) Coupled Euler-Lagrange Berechnungen - Neue Simulationsmöglichkeiten in der Geotechnik. Mitteilungen des Institutes und der Versuchsanstalt für Geotechnik der Technischen Universität Darmstadt. Heft 92, 93-117
Katzenbach, R., Bachmann, G., Bergmann, C.
- (2013) Investigation on mass flow of saturated soil by large scale experiments. Proceedings of the 18th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, 1-4
Katzenbach, R., Bergmann, C.
