Experimentelle Untersuchungen zur zerstörungsfreien Ermittlung der wassergehaltsabhängigen Schrumpfung bindiger Böden unterschiedlicher Mineralogie mittels 3D-Laserscanning (LaserShrink)

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Sascha Henke
• Fachliche Zuordnung: Geotechnik, Wasserbau
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 558972480

Boden wird im Allgemeinen als Mehrphasenmedium beschrieben, d. h. sein poröses Korngefüge ist geprägt durch die Komponenten Feststoff und Poren, welche ihrerseits in der Regel mit Porenwasser und/oder Luft gefüllt sind. Insbesondere infolge von Veränderungen der klimatischen oder klimatisch beeinflussten Randbedingungen (Temperatureinwirkung, Wasserentzug infolge Wurzelwerk etc.) kommt es gerade im oberflächennahen Bereich zu ständigen Veränderungen des Wassergehaltes im Boden. Hierdurch wiederum können Schrumpf- und/oder Quellvorgänge ausgelöst werden. Gerade im Hinblick auf den fortschreitenden Klimawandel und damit einhergehend in einigen Regionen steigenden Temperaturen und geringeren Niederschlagsmengen ist das Problem schrumpfungsbedingter Setzungen ein nicht zu vernachlässigendes Thema. So spielen im System Boden-Klima-Bauwerk verschiedene Faktoren eine Rolle, welche Einfluss auf den Wasserhaushalt im Boden haben. Durch Wasserentzug infolge hoher Temperaturen bei niedrigen Niederschlagsmengen im Zusammenspiel mit Wasserentzug infolge ggf. vorhandener Vegetation kann es zu einer signifikanten Reduktion des Porenwassers kommen, sodass hieraus eine Wasserbewegung hin zur Geländeoberkante (GOK) resultiert. Infolge der aus dieser Wasserbewegung entstehenden Spannungen in der Bodenmatrix schrumpft der Boden, sodass Bauwerke Setzungen erfahren können. Das gegenständliche Forschungsprojekt setzt im Kontext dieser Thematik an. Mit Hilfe von experimentellen Untersuchungen sollen in dem Forschungsprojekt folgende Themen bearbeitet werden: - Entwicklung und Etablierung eines Verfahrens, mit dem die Soil-Shrinkage-Characteristic-Curve (SSCC) bindiger Böden mittels 3D-Laserscanning möglichst vollständig und realitätsnah abgebildet wird. - Untersuchung des Einflusses der Probengeometrie im Laborversuch zur Ermittlung der SWCC und Ableitung der optimalen Geometrie zur Prognose gleichmäßiger Volumenschrumpfung in Abhängigkeit der Wassergehaltsreduktion. - Systematische Untersuchung der SSCC bindiger Böden in Abhängigkeit der Klimarandbedingungen sowie Mineralogie, - Untersuchung von Hysterese-Effekten auf die SSCC bindiger Böden, - Ableitung semi-empirischer Prognosemodelle zur Abschätzung der SWCC in Abhängigkeit der vorgenannten Randbedingungen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen