VHZH-Denzlingen-Stadt


Im Bereich des Wurmreviers erreichen die Deckschichten lediglich Mächtigkeiten von maximal etwa 30 m. Vorkenntnisse im konventionellen Zeichnen sind erforderlich.

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Deutsche und französische Gewerkschaften bastelten schon an entsprechenden Kampagnen. Es war also nicht ganz absurd, anzunehmen, dass das alles auf einen klassischen Sozialkompromiss hinaus-laufen würde. Denn noch war die Erinnerung an jene Zeit präsent, in der das umgekehrt gewesen ist. Auch auf konservativer Seite waren Kräfte am Werk, den allmählich bockenden Kapitalismus wieder einer kosmetischen Runderneuerung zu unterziehen, auf dass seine Verträglichkeit erhalten bliebe.

In den von jeher schräg denkenden steirischen Bergen wurde ein Konzept formuliert, das der nachmalige ÖVP-Chef, der glücklose Josef Riegler, als "ökosoziale Marktwirtschaft" auf den Ideenmarkt warf. Aber eigentlich war, wie sich bald schon herausstellen sollte, die "ökosoziale Marktwirtschaft" auch nicht viel mehr als die "Maschinensteuer" der Linken: Ein letzter, verzweifelter Versuch, der europäischen Politik das Politische zu erhalten.

Die Zeiten aber waren nicht mehr danach. Dass dieser Vergleich überzogen nur klingt, aber keineswegs ist, zeigt das unselige Jahr , als das chilenische Militär den Sozialdemokraten Salvador Allende wegputschte. In den folgenden Jahren nun wurde Chile zum Experimentierfeld jener Ökonomen, die da, inspiriert von den neoliberalen Wienern um August Friedrich Hayek, eine neue Form des Wirtschaftens propagierten, die sich, dem naturwissenschaftlichen Tönen zum Trotz, eng ans Uralte anlehnte.

Der chilenische Markt wurde weit geöffnet und radikal dereguliert, die Privatisierung ging bis hinein in die traditionelle staatliche Kernkompetenz, Sozialausgaben wurden massiv gekürzt, das Umlagesystem der Pensionen wurde in ein kapitalgedecktes umgewandelt, die Krankenver-sicherung privatisiert.

Allein im ersten Jahr der "Schocktherapie", , sanken die Staatsausgaben je nach Ministerium um 15 bis 25 Prozent. Und - am anderen Waagebalken der Gesellschaft - wurden die direkten Steuern gesenkt, die Pro-gression wurde gekappt. Chile in den er-Jahren war ein drastisches Beispiel dafür, dass die Marktwirtschaft und die Demokratie nichts miteinander zu tun haben müssen.

Und es mag sein, dass Europas Sozial- und Christdemokraten deshalb den Eindruck hatten, ein solch radikaler Umbau der Ökonomie sei nur in nicht-demokratischen Systemen denkbar. Spätestens aber war solch ein Irrtum nicht mehr möglich. Der Amtsantritt von Premierministerin Margaret Thatcher - deren hervorragendste Leistung als Bildungsministerin es war, die kostenlose Schulmilch abgeschafft zu haben - bereitete den Weg, die chilenische Reformökonomie - das 1: Daran änderte sich auch nichts, als dieser Spleen seinen Komplementär jenseits des Atlantiks im Schauspieler Ronald Reagan fand.

Weder Thatchers noch Reagans Politik wurde anfänglich als besonders relevant fürs Europäische empfunden. Doch das Gespann, das einen enthemmten Kapitalismus nicht nur predigte, sondern tatsächlich umsetzte, gab ab nun Richtung, Geschwindigkeit und Ziel der Debatte vor: Dem Staat sollte die öffentliche Hand abgeschlagen werden.

Unumwunden sprach man von Zweidrittelgesellschaft. Der Kollateralschaden, dass ein Drittel der Menschen von der versprochenen Zunahme des Wohlstands ausgeschlossen bleiben sollte, galt vielen auf einmal als durchaus akzeptabel.

Schon im Jahr vier des Thatcherismus waren 12,5 Prozent der erwerbsfähigen Briten ohne Beschäftigung. Die Chicago Boys hatten auch darauf eine Laboratoriumsantwort: So begann die Geschichte der Working Poor, jener neuen Unterschicht, für die das System die McJobs vorsah, ein dem Geist der Chicago Boys entsprungenes Gespenst, das in seinen vielen Varianten von Prekariat bis Praktikum die Gesellschaft mehr und nachhaltiger verheert hat als alles andere.

Es mag sein, dass Alfred Dallinger all diese Dinge durch den Kopf gegangen sind, als er am frühen Vormittag des Februar in Schwechat die kleine Propellermaschine des Typs Commander AC bestieg, die ihn und acht weitere Passagiere nach Vorarlberg bringen sollte. Seit fast neun Jahren war er nun schon Sozialminister. Bruno Kreisky, der nach seinem endgültigen Bruch mit der SPÖ nur noch grantelte, hatte ihn in sein viertes Kabinett geholt.

Und seither schickten die Statistiker dem Alfred Dallinger eine Schreckenszahl nach der anderen. Fast spiegelgleich reduzierte sich die Zahl der offenen Stellen um 30,6 Prozent. Und so ging es weiter. Wenn das aber tatsächlich der Fall sein sollte, war es aus mit der herkömmlichen sozialdemokratischen Herrlichkeit.

Denn die Zauberformel der europäischen Sozialdemokratie - der die Christ-demokraten im Wesentlichen zustimmten - war ja, die Arbeiterschaft gerecht am Wachstum zu beteiligen, im Gegenzug aber die kapitalistischen Eigen-tumsverhältnisse unangetastet zu lassen. Ein höchst fragiles Gleichgewicht, das durch die Etablierung einer echten Zweidrittelgesellschaft nachhaltig zerstört werden musste. Alfred Dallinger und seine Mitstreiter wussten wohl um die Gefahr.

Was sie aber nicht wussten - nicht wissen konnten und wollten -, war die Kaltschnäuzigkeit jener Kräfte, die genau das, die Zerstörung, beabsichtigten. Zwei fundamentale Fehler unterliefen dem Alfred Dallinger und seinen Genossen, spiegelgleich aber auch den Christdemokraten. Der erste war schlichte Naivität, die Grundan-nahme, dass alle am politischen Spiel Beteiligten im Grunde guten Willens wären.

Und zweitens dachte man sich die Frontlinien der politischen Ausein-andersetzung immer noch entlang der traditionellen Lagergrenzen. Im Beharren auf diesen bereits augenscheinlich gewordenen Unsinn vollzog sich hier wie da der Wandel von Partei zu Partie.

Nicht mehr um die realen sozialen Bedingungen und Bewegungen ging es den obsolet gewordenen Lagern, sondern darum, die nächste Wahl, wenn schon nicht zu gewinnen, so doch nicht zu verlieren.

Zumal der Wind, den die Chicago Boys in der Despotie Chiles entfacht und den Thatcher mit Reagan zum Sturm verdichtet hatte, auch die Sozialdemokraten nicht unberührt gelassen hat.

Parteihistoriker mögen irgendwann Erklärungen dafür finden, warum die Sozialdemokratie in den Achtziger- und dann so richtig in den Neunzigerjahren in eine solch neurotische Krise hineintaumelte, dass am Ende selbst der gestandenste Genosse nicht mehr wusste, ob er nun ein Mandl oder ein Weibl sei. In Österreich waren gerade die gestandenen Genossen oft auch sogenannte "enttäuschte Capwähler", ein Topos, der seit dem über Vorzugsstimmen gelungenen Einzug des Josef Cap ins Parlament zum stehenden geworden war.

Bis heute macht Cap jedem Herrn den Narren, freilich um den Preis, dass hinter der rhetorischen Brillanz jegliche politische Ernsthaftigkeit sich auflöst. Als Alfred Dallinger etwas verspätet von Wien-Schwechat zu seinem Flug ans andere Ende Österreichs aufbrach, war freilich noch nicht vorhersehbar, dass die europäische Sozialdemokratie sich bald schon so capisiert, dass sie innerhalb nur weniger Jahre zu ihrem Gegenteil mutierte.

Thatcher und die Ihren quer durch die britische Gesellschaft getrampelt hatten. In diesem Material bildete sich durch seitliche Erosion ein glockenförmiger Hohlraum. Der Hohlraum ging dann nach Einbruch der gewölbten Decke in einen trichterförmigen Tagesbruch mit steilen unteren Wänden über. In diesem Material bildete sich ein Tagesbruch mit flach geneigten oberen Wänden und steilen, beinahe vertikalen unteren Wänden.

Der Durchmesser des schlotartigen Bereiches lag wenig unterhalb des Durchmessers der Öffnung in der Unterseite des Versuchscontainers. Darüber hinaus führten die Versuchsergebnisse zu folgenden Schlüssen: Trockene Sande brechen schnell nach. Wassergesättigte Sande brechen ebenfalls relativ schnell nach, jedoch etwas verzögert. Feuchte, oder semi-saturierte Sande sind standfester und führen zu beinahe senkrechten Verbruchwänden.

Zusammenfassend wird festgestellt, dass auf internationaler Ebene kein weiteres Verfahren zur Modellierung der Tagesbruchgeometrie im Lockergestein ermittelt werden konnte. Anwendbarkeit der bestehenden Modellvorstellungen Im Rahmen der vorliegenden Untersuchungen wurden die bisher eingeführten Methoden zur Berechnung von Tagesbrüchen zusammengestellt und im Hinblick auf ihre Anwendbarkeit im Wurmrevier bewertet.

Die Ergebnisse werden in den folgenden Unterkapiteln zusammengefasst. Dies sind jedoch lediglich einige Einzelfälle in unmittelbarer Nachbarschaft zur Wurm.

Entsprechende Daten stehen im Wurmrevier nicht zur Verfügung s. Darüber hinaus erschwert die meist geneigte Flözlagerung im Wurmrevier eine zuverlässige Abschätzung der zur Verfügung stehenden Primärhohlräume, da das verstür-. Es wird dabei davon ausgegangen, dass sich als Endform näherungsweise die Kontur des untertägigen Hohlraumes an der Geländeoberkante durchpaust. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird später noch an zwei Tagesbrüchen nachgewiesen werden, dass diese vereinfachende Annahme nicht auf das Wurmrevier übertragbar ist s.

Tatsächlich ist die Tagesbruchgeometrie im Lockergestein abhängig von den Materialeigenschaften der einzelnen Schichtglieder s. Hohlraum-Bruchvolumen-Bilanzen sind aus diesen Gründen nicht geeignet, die im Wurmrevier beobachteten Tagesbruchgeometrien zu beschreiben beziehungsweise zu prognostizieren.

Bei diesen drei Profilen wurde insbesondere die Mächtigkeit der basalen bindigen Unteren Lintfort-Schichten variiert, um deren Einfluss auf die Wahrscheinlichkeit von Tagesbrüchen und deren Abmessungen zu quantifizieren.

Aufgrund der Randbedingungen des Rechenprogrammes konnte jedoch keine Aussage zur Tagesbruchausbildung über diesen Primärbrüchen getroffen werden. Das Rechenprogramm erfordert die Eingabe kleiner Primärhohlraumabmessungen an der Oberkante des karbonischen Festgesteins bei einem vorgegebenen Seitenverhältnis der Länge zur Breite von 2: Die Werte beziehen sich auf den Zustand des Bruchkörpers unmittelbar nach der Entstehung. Eigene Untersuchungen belegen für das Wurmrevier jedoch einen solchen Zusammenhang vgl.

Eine Neuberechnung nach FENK mit den im Labor bestimmten Scherparametern würde jedoch noch kleinere Bruchdurchmesser liefern und damit noch weiter von den tatsächlich beobachteten Verhältnissen abweichen. Auch wenn die Modellvorstellungen von FENK , , hinsichtlich der Form der Bruchhohlräume grundsätzlich eine plausible Annäherung an die im Wurmrevier beobachteten Tagesbrüche darstellen, so sind die Rechenansätze zur Quantifizierung der Tagesbruchgeometrie doch offenbar nicht vollständig auf die Verhältnisse im Wurmrevier übertragbar.

Das Kräftegleichgewichtsmodell ist daher nicht geeignet, die im Wurmrevier beobachteten Tagesbruchgeometrien zu simulieren. Das Modell ist zur Prognose der Tagesbruchgeometrie im Lockergestein nicht anwendbar. Lediglich die mögliche Anwendbarkeit eines Bruchgewölbeansatzes für das Wurmrevier kann nicht grundsätzlich ausgeschlossen werden. Berechnungen mit diesem Modell ergaben jedoch keine zufriedenstellende Übereinstimmung mit den im Aachener Wurmrevier beobachteten Tagesbruchabmessungen.

Aus diesem Grund war es erforderlich, für das Wurmrevier ein lokal geeignetes Prognosemodell auf der Grundlage geologisch-geotechnischer Feld- und Laboruntersuchungen sowie theoretischer Überlegungen zu den Verbruchmechanismen zu entwickeln.

Die Ergebnisse der Untersuchungen sind im Folgenden zusammengefasst. Ein Lageplan mit den beiden Untersuchungsbereichen ist in Abb. Der Tagesbruch wurde im Rahmen einer Erstsicherung mit Bergkies verfüllt. Die Kernbohrungen wurden mit Liner gerammt, um möglichst ungestörte Kernproben zu gewinnen.

Die Auswertung alter Kartenunterlagen ergab keine Hinweise auf alte Tagesbrüche an der Tagesbruchposition oder in dessen Umgebung. Ziele der damaligen Untersuchungen waren die Klärung der Tagesbruchursache sowie die Abschätzung der Standsicherheit der Geländeoberkante in der näheren Umgebung. Die Ergebnisse der Felduntersuchungen am Tagesbruch Mühlenbach erlauben es, das im Folgenden dargestellte qualitative Modell des Tagesbruchverlaufes in fünf Phasen zu rekonstruieren.

In weiteren Kapiteln wird dieses zunächst qualitative Modell dann auf der Grundlage bodenmechanischer Überlegungen zur Standsicherheit sowie durch Modellrechnungen zu gefallenen Tagesbrüchen überprüft und in ein quantitatives Modell zur Abschätzung von Gefährdungsbereichen weiterentwickelt. Die Untersuchungsergebnisse legen die nachfolgend beschriebenen Hypothesen für einen phasenweisen Ablauf des Verbruchprozesses nahe. Der zwischen dem Abbauhohlraum und dem hangenden Lockergestein verbliebene Firstpfeiler, beziehungsweise ein Teil der Felsfeste, versagen zu einem nicht näher bestimmbaren Zeitpunkt und verbrechen in den bergmännischen Hohlraum s.

Es ist anzunehmen, dass die Stabilität der Hohlraumfirste vermutlich weiterhin durch Austrocknungs- und Wiederbefeuchtungswechsel des Bodenmaterials an der Boden-Luft-Grenze herabgesetzt wird. Durch die oben genannten Prozesse sowie auch durch langsame, rückschreitende Erosion beziehungsweise Suffosion der Unteren Lintfort-Schichten entsteht ein schlotartiger Hohlraum, der sich bis zur unteren Schichtgrenze der Terrassensedimente hocharbeitet s.

Dabei nehmen der hydraulische Gradient und damit die Strömungsgeschwindigkeit des Sickerwassers sowie die Erosions- beziehungsweise Suffosionswirkung zu vgl. In den engen, schlotartigen Hohlräumen innerhalb der kohäsiven Unteren LintfortSchichten kann sich nach diesen Beobachtungen der aktive Gleitkeil nach den Vorstellungen der klassischen Erddrucktheorie nicht ausbilden.

Vielmehr stützt sich das Material an den Rändern räumlich gegenseitig ab und bildet einen geschlossenen Ring mit erhöhten Tangentialspannungen, also ein horizontales Gewölbe. Dabei ist aufgrund der fehlenden Kohäsion in diesen rolligen Sedimenten ein anderes Bruchverhalten als in den bindigen Unteren Lintfort-Schichten zu erwarten. Dort wurden zunächst runde Einsenkungen der Oberfläche beobachtet, die sich zu konisch geformten Brüchen aufweiten. Auch bei den gleichfalls nichtbindigen und weitestgehend kohäsionslosen Terrassensedimenten könnte man annehmen, dass an ihrer Oberfläche solche runden Senkungen eintreten, die sich zu konisch geformten Brüchen erweitern.

Denkbar ist andererseits auch, dass bei diesem Vorgang in Abhängigkeit von ihrer Mächtigkeit, Zusammensetzung und von ihrem Wassergehalt eine Gewölbebildung innerhalb der Terrassensedimente auftritt. Der instabile konisch geformte Hohlraum erweitert sich innerhalb der Terrassensedimente durch unterirdische Böschungsbrüche. Dies kann sich in Abhängigkeit von der Mächtigkeit der wasserführenden Schicht auch als Strömungsdruck ungünstig auf die Standsicherheit der unterirdischen Böschung auswirken.

Die Verbruchgeometrie wird dabei vor allem durch den Durchmesser der Öffnung an der Oberkante des karbonischen Festgesteins bestimmt, welche längs und quer zum Streichen des Steinkohlenflözes unterschiedlich sein kann; auch Asymmetrien in den Bodenablagerungen können zu asymmetrischen Tagesbruchformen beitragen. Die Stützlinie des Gewölbes verschiebt sich in Richtung Geländeoberkante; die Hohlraumfirste bricht weiter aufwärts. Die Lösslehmdecke überbrückt den Hohlraum zunächst infolge ihres kohäsiven Zusammenhaltes, indem Zugkräfte aufgenommen werden s.

In der Nähe der Geländeoberkante sinkt die Gewölbetragkraft aufgrund zu geringer Deckschichtenmächtigkeit ab. Denkbar ist grundsätzlich auch, dass sich standsichere Gewölbe ausbilden, bis die Stützlinie die Geländeoberkante erreicht und sich eine zunächst kleine Öffnung bildet, die sich sukzessive erweitert.

Diese Verbruchphase verläuft vermutlich innerhalb einer relativ kurzen Zeitspanne. Dabei wird der Tagesbruch durch die Kohäsion des Lösslehms beziehungsweise ein horizontales Druckgewölbe zeitweilig stabilisiert.

Zu einer Ausbildung von Böschungen mit Neigungen entsprechend dem Reibungswinkel kommt es aufgrund der meist unmittelbar nach dem Verbruch begonnenen Verfüllarbeiten in der Regel nicht mehr. Die Phase der Abböschung der Tagesbruchöffnung wäre bei einem längerfristig offenstehenden Tagesbruch als letzte Verbruchphase zu erwarten.

Die Kernbohrungen wurden auch hier mit Liner gerammt. Die Ergebnisse sind in der vorliegenden Arbeit zusammengefasst dargestellt. Es handelt sich dabei um einen für das Wurmrevier typischen Deckgebirgsaufbau. Die Lösslehmdecke hatte im Bereich dieses Tagesbruches ursprünglich eine Mächtigkeit von rund 2,5 m, wurde jedoch mittlerweile überwiegend durch Aufschüttung ersetzt. Auch wird der Eintrittszeitpunkt des Tagesbruches an der Geländeoberkante durch eine mächtige Lösslehmschicht verzögert.

Je mächtiger die Terrassensedimente sind, umso weitreichender können sich die unterirdischen Hohlräume zu den Seiten hin fortentwickeln. Je mächtiger die Unteren Lintfort-Schichten ausgebildet sind, des-. Sie steuern zum Beispiel die Geschwindigkeit der vertikalen Erosion beziehungsweise Suffosion innerhalb der Unteren Lintfort-Schichten vgl. Für die Terrassensedimente gilt dies vermutlich zumindest weiträumig unmittelbar oberhalb der als Grundwasserstauer wirkenden Unteren Lintfort-Schichten.

Sind Terrassensedimente beziehungsweise andere nichtbindige Schichten vorhanden, muss dagegen zusätzlich eine seitliche Ausweitung innerhalb dieser Schicht berücksichtigt werden. Ein entsprechender neuartiger Modellansatz wird in den folgenden Kapiteln weiterentwickelt. Laboruntersuchungen zur Ermittlung der geotechnischen Eigenschaften des Lockergesteins im Wurmrevier 7. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden daher umfangreiche Laboruntersuchungen an Probenmaterial der verschiedenen im Wurmrevier vorkommenden Deckschichten mit dem Ziel durchgeführt, Eingangswerte für Modellberechnungen zu erhalten.

Die untersuchten Proben wurden bei der Erkundung des Tagesbruches Mühlenbach s. Das Probenmaterial kann nach den Erfahrungen des Verfassers insgesamt als repräsentativ für das Wurmrevier angesehen werden s. Dazu gehören zum Beispiel nicht vollständig gefüllte Linerkörper bei der Bestimmung der Dichte der nichtbindigen Terrassensedimente Kernverlust beim Ziehen. Für die Laboruntersuchungen stand im Ausstechzylinder sowie im Kunststoffliner durch Rammen gewonnenes Probenmaterial aus Kernbohrungen zur Verfügung.

Beide Probenahmeverfahren gewährleisten eine hohe Probengüte Güteklasse In der vorliegenden Arbeit werden lediglich die für die Modellrechnung von Tagesbrüchen wichtigen Kennwerte in zusammengefasster Form vorgestellt. Die Ergebnisse sind in Körnungslinien in den Anl.

Daher wurde lediglich eine Probe untersucht. Die Ergebnisse sind in den Tab. Die aus beiden Untersuchungsbereichen ermittelten Feuchtdichten für die verschiedenen Schichtglieder sind in Tab. Die Angabe der Varianz dient als Grundlage zur Ermittlung der Standardabweichung und des Standardfehlers als Beurteilungskriterien für die durchgeführten Messungen.

Die Standardabweichung liefert eine Aussage darüber, ob die Messwerte nah beieinander liegen oder eine starke Spreizung der Messwerte vorliegt. Da die Minimalbeziehungsweise Maximalwerte der gemessenen Dichten nicht mehr als das Dreifache der Standardabweichung von dem jeweiligen Mittelwert abweichen, kann insgesamt von einer geringen Spreizung der Messwerte ausgegangen werden.

Der Standardfehler erlaubt eine Aussage zur Güte des ermittelten Mittelwertes. Je kleiner der Standardfehler, desto zuverlässiger ist der Mittelwert. Bei den untersuchten Schichten sinkt der Standardfehler vom Lösslehm über die Terrassensedimente zu den Unteren Lintfort-Schichten auf seinen geringsten Wert. Dies liegt vermutlich einerseits daran, dass für den Lösslehm nur eine geringer Stichprobenumfang vorliegt.

Es wurden nur die Bodenproben aus den Unteren LintfortSchichten untersucht. Die Versuche wurden über Zeiträume zwischen 27 Tagen und 30 Tagen durchgeführt. Das hydraulische Gefälle betrug im Mittel etwa Die Einzelergebnisse aus den beiden oben genannten Untersuchungsbereichen sind in Tab. Damit ist diese Bodenschicht nach DIN 18 Welcher Anteil dieser sehr schwachen Durchlässigkeit dabei auf Strömungsvorgänge zurückzuführen ist und welcher auf Diffusionsprozessen beruht, kann hier nicht genauer ermittelt werden und ist auch für die vorliegenden Betrachtungen vernachlässigbar.

Das Probenmaterial stammte aus dem Bereich des Tagesbruches Mühlenbach. Die Ergebnisse der entsprechend dem natürlichen Regelfall unter drainierten Randbedingungen durchgeführten Laboruntersuchungen sind in Tab.

Zwei Proben ergaben unrealistisch hohe Kohäsionswerte bei gleichzeitig zu geringen Reibungswinkeln. Die Ergebnisse der Untersuchungen liegen innerhalb des bereits in Kap. Die Ergebnisse dieser Laboruntersuchungen können wie folgt zusammengefasst werden: Die Ergebnisse der Setzungsmessungen beim Schervorgang deuten darauf hin, dass es sich bei den Terrassensedimenten um einen dicht gelagerten Boden handelt Dilatanz. Modellvorstellungen zu Versagensarten im karbonischen Festgestein 8.

B, Breite des Gefährdungsbereiches an der Tagesoberfläche, gemessen an der Oberkante des anstehenden Festgesteins Gefügeauflockerung Gefügezerrüttung Gefügeauflösung Tagesbruchgefahr Gefügezerrüttung Tagesbruchgefahr.

Dabei ist der Bereich der Gefügeauflockerung durch eine Aufweitung der Trennflächen gekennzeichnet. Im Bereich der Gefügezerrüttung haben sich die einzelnen Gesteinskörper zwar gegeneinander verdreht, verfügen jedoch weiterhin über einen Zusammenhalt durch Gesteinsbrücken beziehungsweise Gesteinsbindemittel.

Nach Auffassung des Verfassers der vorliegenden Arbeit kann in diesem Bereich von einem Zusammenhalt durch Gesteinsbrücken beziehungsweise Gesteinsbindemittel nicht ausgegangen werden. Der Zusammenhalt ist weitgehend nur noch auf einzelne Korn-zuKorn-Kontakte und Materialbrücken beschränkt. In dem hier vorgestellten Modell werden zwei grundsätzlich verschiedene Versagensmechanismen für das karbonische Festgestein diskutiert.

Dabei wird unterschieden, ob es sich um ein Versagen des Steinkohlenfirstpfeilers handelt oder ob der Verbruch sich durch das hangende Festgestein über dem abgebauten Flöz hocharbeitet. Die hier entwickelten Vorstellungen über die Versagensmechanismen im karbonischen Festgestein sind in den Abb.

Eine nicht ausreichende Restmächtigkeit der Steinkohlenfirstpfeiler ist einerseits darauf zurückzuführen, dass insbesondere in historischen Zeiten die Mächtigkeit des Firstpfeilers bis zur Unterkante der Lockergesteinsüberdeckung von Untertage aus nur schwer abzuschätzen war und andererseits oft Sicherheitsaspekte zugunsten einer maximalen Ausbeute vernachlässigt wurden.

Ähnliche Verhältnisse sind auch heute noch zum Beispiel im chinesischen Bergbau zu beobachten. Beim Versagen des Steinkohlenfirstpfeilers ist auch damit zu rechnen, dass das unmittelbar angrenzende Festgestein im Hangenden und gegebenenfalls auch im Liegenden aufgrund einer Gefügeauflösung nachbricht s. Diese kann auf der Grundlage der Grenzlinie der Gefügeauflösung in dem in Abb.

Das Festgesteinsgefüge im Hangenden des Steinkohlenfirstpfeilers kann dabei weitgehend ungestört bleiben. Der Hohlraum bricht schrittweise mehr oder weniger senkrecht nach oben. Für die Modellrechnung gefallener Tagesbrüche ist die hier vorgenommene Unterscheidung jedoch von ausschlaggebender Bedeutung, wie in Kap.

Der unmittelbar unter dem Gelände anstehende Lösslehm verbricht in Phase 4 mit senkrechter Scherfuge vgl. Eine Abflachung der Tagesbruchböschungen in Abhängigkeit von dem schichtspezifischen Winkel der inneren Reibung und dem Einfluss der Kohäsion wird im Allgemeinen durch frühzeitige Sicherungsarbeiten verhindert.

Bei den in Kap. Auch in dem in dieser Arbeit vorgestellten neuen Modell werden keine Verformungen aus Spannungsumlagerungen betrachtet, da diese für die in Kap. Die freie Standhöhe eines Bodens ergibt sich aus der Gleichung für die Horizontalspannung aus dem horizontalen Erddruck vgl. Setzt man diese Gleichung gleich Null, so ergibt sich die freie Standhöhe für einen bindigen Boden mit c' 0 zu: Erddruckbeiwert für den horizontalen aktiven Erddruck infolge von Bodeneigenlast [-]: Die Erddruckbeiwerte für den horizontalen aktiven Erddruck werden nach den Formeln 3 und 4 berechnet: Der nichtbindige Boden besitzt keine freie Standhöhe; es kommt zum Bruch.

Nachfolgend wird der Zustand des plastischen Gleichgewichtes innerhalb der Lockergesteine als Grenzbedingung für das Auftreten eines auch seitlich fortschreitenden Verbruches zugrunde gelegt. Für einen solchen, unter bruchauslösender Spannung Grundbruchspannung 0f entstehenden, plastischen Bereich der Breite b ergeben sich konjugierte Gleitflächen im sogenannten aktiven Rankine-Bereich s. Die Rankine'sche Theorie des aktiven Erddrucks ist eine konservative lineare Approximation der in der Realität beispielsweise in Form einer logarithmischen Spirale gekrümmten aktiven und passiven Gleitflächen.

Die Krümmung der Gleitflächen des aktiven Erddrucks ist im Vergleich zur Krümmung der Gleitflächen des passiven Erddrucks vergleichweise gering und daher in der Regel vernachlässigbar. Die Krümmung der Gleitfläche ist zum Beispiel bei der Betrachtung von Baugrubenwänden abhängig vom Wandreibungswinkel W, dem Wandneigungswinkel sowie dem Geländeneigungswinkel.

Für die vorliegenden Betrachtungen wird dieser Rankine'sche Sonderfall zugrunde gelegt; die Gleitflächen werden als eben angenommen. Die Mohr'sche Umhüllende der Spannungskreise für ein bestimmtes Bodenmaterial wird in der Bodenmechanik allgemein mit hinreichender Genauigkeit als eine Schergerade angenommen. Der Grenzzustand und damit der Bruch tritt dabei dann ein, wenn der durch die beiden Hauptspannungen 1 und 3 gegebene Spannungskreis die durch Kohäsion und den Winkel der inneren Reibung definierte Schergerade berührt.

Boden 1 blau hat eine höhere Kohäsion als Boden 2 rot und auch einen anderen Spannungszustand. Für den Boden 2 ist darüber hinaus ein weiterer Spannungszustand dargestellt. Die jeweils resultierenden Gleitflächen A, B und C liegen den-. Eine eventuell schichtweise vorliegende geringe Kohäsion der Terrassensedimente durch Schluffanteile hätte demnach keine Auswirkung auf die Verbruchgeometrie. Spannungskreis B nach Spannungskreis C in Abb. Diese Aussage betrifft allerdings lediglich das seitliche Fortschreiten des Verbruches.

Es ist hingegen davon auszugehen, dass zusätzliche Auflasten einen frühzeitigeren senkrechten Durchbruch oberflächennaher Hohlräume zur Geländeoberkante vgl. Die zusätzlichen Auflasten führen dabei zusammen mit dem Eigengewicht des hangenden Bodens zu einer früheren Überwindung der maximalen Scherwiderstände und zum Auftreten senkrechter Scherfugen vgl. Plötzlich auftretende Verkehrslasten zum Beispiel durch schwere Fahrzeuge können demnach tagesbruchauslösend wirken.

Die hier bisher vorgestellten Abschätzungsgrundlagen zur Ausweisung von Gefährdungsbereichen werden im folgenden Unterkapitel noch auf dreidimensionale Hohlräume erweitert. Im räumlichen Erddruckfall wirkt aufgrund der sich um einen kreisähnlichen Hohlraum bildenden tragenden Ringspannungen ein verminderter horizontaler Erddruck.

Die Erfahrungen im Wurmrevier belegen, dass ein seitlich voranschreitender Verbruch innerhalb von nichtbindigen Terrassensedimenten auch im räumlichen Erddruckfall einsetzt.

Auf einen Formbeiwert für den räumlichen Einfluss auf die Kohäsionsspannung wird hier auf der sicheren Seite verzichtet. Die freie Standhöhe eines bindigen Bodens mit c' 0 beträgt im räumlichen Fall analog zu Formel 2: Das Räumlichkeitsverhältnis n ist dabei definiert als der Quotient aus Hohlraumhöhe h und dem Hohlraumdurchmesser dH.

Oberhalb eines kritischen Räumlichkeitsverhältnisses nk erfolgt der weitere Bruchprozess dann durch einen vertikalen Hochbruch. Im Verlauf des hauptsächlich vertikal voranschreitenden Hochbruchprozesses steigt das Räumlichkeitsverhältnis n tendenziell immer weiter an und hängt zusätzlich von Änderungen des Reibungswinkels ab.

Die im Bruchzustand auftretenden Gleitflächen sind daher immer steiler als im ebenen Fall und zusätzlich nach oben gekrümmt. Eine solche Unterscheidung kann bei den hier angestellten Betrachtungen für die Terrassensedimente aufgrund ihrer fehlenden oder vernachlässigbar geringen Anisotropie entfallen.

Im folgenden Kapitel wird gezeigt, warum der Verbruch innerhalb der Unteren Lintfort-Schichten keine seitliche Ausdehnung erfährt, während hingegen innerhalb der Terrassensedimente mit einem seitlichen Fortschreiten des Verbruches zu rechnen ist.

Zur Verdeutlichung der folgenden Betrachtungen werden diese Maximalwerte zugrunde gelegt. Diese Betrachtungen würden jedoch auch für die in den Laborversuchen ermittelten Minimalwerte von. Kornverteilungsanalysen der Unteren Lintfort-Schichten ergaben für die beiden in Kap. Es kann daher davon ausgegangen werden, dass die ermittelten Scherparameter im Vergleich zu andernorts eventuell feinkörniger ausgebildeten Unteren Lintfort-Schichten Hauptbestandteile Schluff, Ton auf der sicheren Seite liegen.

Für die folgenden Betrachtungen werden auf der Grundlage der in Kap. Da die DIN Es tritt demnach kein Bruch auf. Der beobachtete vertikale Hochbruch schreitet durch reines Firstversagen fort. Mögliche auslösende Faktoren werden im Folgenden diskutiert. Im Modellfall Mühlenbach vgl. Bei einem Abstand des hochbrechenden Hohlraumes von 1,0 m zur Untergrenze der Terrassensedimente beträgt der hydraulische Gradient bereits: Dabei muss darauf hingewiesen werden, dass das lineare Darcy'sche Gesetz streng genommen nicht für Strömungen in allen Bodenarten gilt.

Die Berechnungsgenauigkeit wird unter Umständen durch nichtlineare Strömungseffekte für sehr. Mit wachsendem hydraulischen Gefälle prälinearer Bereich bis zum sogenannten kritischen hydraulischen Gradienten i0 erreicht der Durchlässigkeitsbeiwert nach einem eventuell vorhandenen strömungslosen Bereich einen konstanten Maximalwert linearer Bereich , um dann bei weiterem Anstieg des hydraulischen Gefälles im postlinearen turbulenten Bereich wieder abzunehmen.

Hier wird der in gering durchlässigen Böden wirksame Schwellenoder Stagnationsgradient wirksam. Wenn keine Inhomogenitäten eine gewisse Durchströmung ermöglichen, findet kein Erosionsprozess statt.

Obwohl die untersuchten Proben der Unteren Lintfort-Schichten insgesamt eine hohe Homogenität aufwiesen vgl. Risse und Makroporen könnten eventuell auch erst durch Verformungen Senkungen des Untergrundes aufgrund des modernen Tiefbergbaus entstanden sein. Darüber hinaus führt die Spannungsumlagerung im Bodengewölbe zu den Seiten hin zu einer aufgelockerten Zone über der Hohlraumfirste mit entsprechender Haarrissbildung s.

Diese Haarrisse verstärken und konzentrieren wiederum den Sickerwasserzufluss in der Firste. Da das Sickerwasser hauptsächlich dem kür-.

Auch wenn die Unteren Lintfort-Schichten eine hohe Filterstabilität aufweisen und der Strömungsdruck bei den vorliegenden Betrachtungen relativ gering ist, können innere Suffosionsprozesse nicht vollständig ausgeschlossen werden.

Erfahrungen zeigen, dass selbst unmerkliche Inhomogenitäten unter bestimmten Bedingungen einen erheblichen Einfluss auf die Durchströmungsvorgänge haben und zu gravierenden Fehleinschätzungen führen können BRAUNS, Während bei der Erosion sämtliche Kornfraktionen bei der Durchströmung abgetragen werden, werden bei der Suffosion lediglich die feinkörnigen Bestandteile ausgespült. Ein grobkörniges Korngerüst bleibt zumindest vorübergehend erhalten.

Begünstigt werden solche Erosions- und Suffosionsprozesse zusätzlich durch die im Vergleich zu der vor der Grubenwasserabsenkung im Aachener Steinkohlenrevier s. Ein solcher Schichtwechsel ist die Grenze zwischen den Unteren Lintfort-Schichten und einem verbrochenen Hohlraum im karbonischen Festgestein.

Hier kommt es zu einem Abfallen der Kontaktspannungen im Korngefüge; es beginnt der Hochbruchprozess durch die Unteren LintfortSchichten, der sich dann durch andauernde Suffosions- und Erosionsprozesse an der First zwischen Unteren Lintfort-Schichten und dem Hohlraum fortsetzt. Die dargestellten Faktoren führen vermutlich zusammenwirkend zu einem langsam in Firstrichtung fortschreitenden Erosions- beziehungsweise Suffosionsbruch.

In der Regel wird die Schlotbreite kleiner ausfallen. Dieser Bruchzustand innerhalb der Terrassensedimente wird in Abb. Mächtigkeit der Terrassensedimente [m]. Verbruchbereich und abgebautes Flöz, z. Die Form der Bodengewölbe wurde in der vorliegenden Arbeit als rund angenommen; es sind auch andere Formen Spitzbögen oder Ähnliches denkbar. Die tatsächlich auftretende Tagesbruchbreite ist davon abhängig, wann der senkrechte Scherbruch durch den Lösslehm auftritt; die Tagesbruchbreite wird daher in der Regel kleiner als BGOK, max ausfallen s.

Aus diesem Modell lässt sich anschaulich eine Formel zur Abschätzung der maximal möglichen Öffnungsweite von Hochbrüchen an der Oberkante der Terrassensedimente und damit auch an der Geländeoberkante, quer zum Flözstreichen, ableiten. Für die praktische Abschätzung von Gefährdungsbereichen müssen dabei noch Sicherheiten einbezogen werden s. Darauf wird jedoch im Rahmen der vorliegenden Arbeit absichtlich verzichtet, da die genauen Primärbruchvolumina im Wurmrevier in der Regel nicht bekannt sind und eine Anwendung damit nicht praktikabel ist vgl.

Für eine exakte Berechnung müsste dann allerdings für die Massenbilanz des aufgelockerten Bruchkörpers die Form der hangenden Bodengewölbe im Wurmrevier sowie der Eintritt des Durchbruches zur Geländeoberkante in Abhängigkeit von der Lösslehmüberdeckung genauer untersucht werden.

An der Geländeoberkante werden im Wurmrevier neben runden oft elliptische bis längliche Tagesbruchformen beobachtet. Ein Einfluss von Grundwasserströmungen auf die Ausrichtung der Tagesbrüche durch eine Unterspülung des unterirdischen. Kleinere Brüche werden nicht ausgeschlossen, liegen dann jedoch innerhalb des mit dem neuen Modell ermittelten maximalen Durchmessers.

Im Einzelnen handelt es sich um folgende Tagesbrüche, von denen die ersten vier im Bereich Herzogenrath Nr. Der bereits in Kap. Die Abmessungen des Tagesbruches betrugen quer zum Flözstreichen rd. Für den Tagesbruch Mühlenbach kann aufgrund seiner Lage unmittelbar oberhalb des Flözausbisses davon ausgegangen werden, dass der Verbruch des karbonischen Festgesteins auf den Versagensmechanismus Firstpfeilerversagen Fall A, vgl.

Im vorliegenden Fall entspricht dieser Wert etwa dem tatsächlich angetroffenen Bruchdurchmesser. Dieses Vorgehen ist jedoch nur in einer nachträglichen Modellrechnung möglich, bei der eindeutig nachweisbar ist, dass Firstpfeilerversagen ursächlich für den Tagesbruch war. Der Tagesbruch wurde im Rahmen von Felduntersuchungen oberhalb der in Abb. Der Durchmesser des Tagesbruches hingegen war an der Geländeoberkante bereits damals leicht zu vermessen und kann damit zum Vergleich mit dem Ergebnis der Modellrechnung als vergleichsweise genau angenommen werden.

Im Untersuchungsbereich stehen etwa 10,0 m mächtige Terrassensedimente an. Da der Tagesbruch nach den vorliegenden Planunterlagen unmittelbar über dem Ausbiss des Flözes gefallen ist s. Der hier betrachtete vierte Tagesbruch hat die Tagesbruchnummer. Im Bereich des betrachteten Tagesbruches liegen etwa 11,3 m mächtige Terrassensedimente. Sie können auf der Grundlage von Bohrergebnissen in sandige Kiese. Für diesen Tagesbruch kann aufgrund seiner Lage unmittelbar oberhalb des Flözausbisses ebenfalls ein Firstpfeilerversagen Fall A für das karbonische Festgestein angenommen werden s.

Sie liegt bei insgesamt rd. Ein Übersichtslageplan ist in Abb. Nördlich der Grube Gouley sind nach alten Kartenwerken zahlreiche Tagesbrüche entlang von Flözausstrichlinien gefallen, welche tagesnahen Altbergbau belegen.

Hier wurde der breiteste Tagesbruch gewählt, um die Plausibilität der Formel zur Ermittlung maximaler Tagesbruchbreiten über Flözausbissen zu prüfen. Auch für diesen Tagesbruch kann aufgrund seiner Lage s. Bei den Tagesbrüchen Nr. In den ersten beiden Fällen wurde die Breite des Erosionsschlotes innerhalb der Unteren Lintfort-Schichten aus Kernbohrungen ermittelt.

Diese Breite wurde den Berechnungen zugrunde gelegt. In den anderen drei Fällen konnte auf der Grundlage der vorliegenden Karten davon ausgegangen werden, dass jeweils ein Firstpfeilerversagen s.

Flözausbissbreite an der Felsoberfläche. Lediglich der Tagesbruch Nr. Die Differenz zwischen der vor Ort beobachteten Gefährdungsbreite und dem Berechnungsergebnis beträgt demnach 0,1 bis 1,1 m. Gemessen an den zwangsläufigen Unsicherheiten des Modells, der Streuung der Eingangswerte und der Fehlerbreite bei der Abschätzung der realen Tagesbruchabmessungen, ist die Übereinstimmung zwischen Berechnungsmodell und Realität sehr gut.

Das oben entwickelte Verbruchmodell für das Lockergestein berücksichtigt den Regelfall der Bodenverhältnisse im Wurmrevier. In einigen Bereichen können jedoch abweichende Bedingungen vorliegen, die eine gesonderte Betrachtung erfordern.

Um solche Sonderfälle erkennen und entsprechend berücksichtigen zu können, sind Kernbohrungen vor Ort unerlässlich. Die hier vorgestellten Sonderfälle sind jeweils im Einzelfall gutachterlich zu bewerten. Eine Zusammenfassung der für die Sonderfälle jeweils empfohlenen Vorgehensweise folgt in Kap. Der betroffene Teilbereich umfasst damit eine Gesamtfläche von rd.

Die Schichtmächtigkeit steigt im Untersu-. In einem ersten Schritt kommt es aufgrund von Grundwasserströmung in die neu entstandene Öffnung an der Oberkante des karbonischen Festgesteins zunächst zu einer relativ schnellen,. Die darüberliegenden bindigen Unteren Lintfort-Schichten erodieren im Vergleich dazu ausgesprochen langsam und bleiben zunächst erhalten.

Durch den im Liegenden der Unteren Lintfort-Schichten entstehenden breiten und flachen Hohlraum kommt es im Weiteren recht schnell zu einer Verformung und Durchbiegung der kohäsiven bindigen Unteren Lintfort-Schichten und der weiteren darüberliegenden Hangendschichten, bis dieses Schichtpaket sich wieder an das karbonische Festgestein angelegt hat.

An der Geländeoberkante tritt eine entsprechend breite und flache Senkungsmulde auf s. Hierzu wären weitergehende Modellbetrachtungen erforderlich. Die Senkungen können bei einer ausreichend mächtigen Schicht der Walsumer Sande über den zuvor abgeschätzten Gefährdungsbereich hinausgehen.

Von diesem Szenario langfristig trockener Walsumer Sande kann jedoch nur in lokal eng begrenzten Gebieten ausgegangen werden.

Voraussetzungen sind, dass die lokal anstehenden Unteren Lintfort-Schichten hinsichtlich ihrer Mächtigkeit und. Zusammensetzung so beschaffen sind, dass sie sicher als Grundwasserstauer wirken, eine Aufschlussbohrung in der betreffenden Schicht kein Grundwasser antrifft und zusätzlich ein aufgewältigter Stollen innerhalb des karbonischen Festgesteins auch langfristig einen Wiederanstieg des Grubenwassers bis in die Walsumer Sande verhindert s. In solchen Fällen ist davon auszugehen, dass sich zunächst ebenfalls eine senkrechte Scherfuge durch die Aufschüttung bildet und zwar tendenziell bereits bei einem kleinerem Bruchdurchmesser als beim Lösslehm, da dessen Standsicherheit im Allgemeinen höher eingeschätzt werden muss.

Die tatsächliche Scherfestigkeit solcher inhomogenen Aufschüttungen ist in der Praxis nur sehr schwer zu bestimmen. Alternativ können auch Ergebnisse von Scherversuchen, die an dem Aufschüttungsmaterial durchgeführt wurden, zugrunde gelegt werden. In Bereichen mächtiger Aufschüttungen und fehlender Lösslehmüberdeckung ist eine unverzügliche Sicherung des Tagesbruches notwendig, bevor der Prozess der Abböschung entsprechend dem Winkel der inneren Reibung einsetzen kann.

Es ist denkbar, dass sich in diesem Fall unterhalb der Überdeckung ein Hochbruch bis zur Phase 5 vgl. Der Tagesbruch wird sich dann im Regelfall zunächst durch Einsenkungen der selbsttragenden Überdeckung ankündigen. Die Verbruchmechanismen von Tagesbrüchen im Bereich von Schächten entsprechen aufgrund ihrer in der Regel annähernd kreisförmigen oder quadratischen Schachtquerschnitte dem räumlichen Fall der in Kap.

Falls sich die Lockermassen-Füllsäule infolge ihrer Konsolidierung bei noch vorhandenem Schachtausbau ausreichend setzt oder die Plattform zu Bruch geht und die Füllsäule infolgedessen in den leeren Schacht stürzt, kann sich an der Oberfläche unmittelbar ein Tagesbruch bilden, dessen Abmessungen nicht wesentlich über den Schachtdurchmesser hinausgehen s.

Hierbei handelt es sich um einen insgesamt vergleichsweise günstigen Schadensfall. Dabei wird davon ausgegangen, dass die. Schachtwandung im Bereich des feuchten Lockergesteins des umgebenden Bodens ihre tragende Wirkung verliert, während die Schachtfüllsäule selbst zunächst noch stabil bleibt s.

Ein solcher Verlust der Tragfähigkeit des Schachtausbaus kann zum Beispiel bei entsprechender Bodenfeuchte durch Pilzbefall bei einem Holzausbau eintreten. Geländeoberkante Lösslehm Füllsäule Schachtausbau z. Bei ausreichender Füllsäulenlänge im karbonischen Festgestein wird diese durch Reibungskräfte mit dem umgebenden Festgestein auch dann weiterhin gehalten, wenn die Plattform unterhalb der Füllsäule ebenfalls verrottet.

Im Bereich des Lösslehms bildet sich wieder eine senkrechte Scherfuge aus. Es entsteht ein Tagesbruch, dessen maximale Abmessungen nach dem hier vorgestellten neuen Modellansatz abgeschätzt werden können.

Maximaler Gefährdungsbereich Gefährdungsbereich Gefährdungsbereich nach Modell frei tragende Überdeckung z. Denkbar ist dabei, dass der freigefallene Schacht noch über einen begrenzten Zeitraum unter einer geringmächtigen frei tragenden Überdeckung verborgen bleibt, wie zum Beispiel unter einer Asphalt- oder Stahlbetondecke s.

Im günstigsten Fall entsteht über einem alten Schacht ein Tagesbruch mit Abmessungen, die etwa dem lichten Schachtdurchmesser entsprechen. Im ungünstigsten Fall bildet sich ein Tagesbruch aus, der ähnlich dem über einem tagesnah abgebauten Flözbereich ist. Für die Ausweisung von Gefährdungsbereichen müssen die ungünstigsten Verhältnisse berücksichtigt werden. Sie können zukünftig der Abschätzung von Schachtschutzbereichen im Wurmrevier zugrunde gelegt werden.

Im Zusammenhang mit dem in Kap. Diese beiden Szenarien werden im Folgenden hinsichtlich ihrer möglichen Auswirkungen auf das vorgestellte Modell betrachtet.

Entweder sind die bindigen Schichten oberhalb des karbonischen Festgesteins weitflächig so dicht, dass es zur Bildung eines Druckwasserspiegels kommt Szenario I , oder es erfolgt auch innerhalb dieser gering durchlässigen Schichten mit der Zeit ein langsamer Anstieg des Wassers Szenario II. In der Realität sind in Abhängigkeit von der zukünftigen Geschwindigkeit des Grubenwasseranstiegs und der lokalen Durchlässigkeit sowie Wassersättigung des Untergrundes auch Zwischenzustände zu erwarten.

Nicht näher betrachtet werden hier mögliche Auswirkungen des Grubenwasseranstiegs auf die Stabilität von Schachtfüllsäulen und die Standsicherheit untertägiger Abbauhohlräume. Aufgrund der Ausbildung eines gering durchlässigen Baggerts beziehungsweise der bindigen Unteren Lintfort-Schichten kommt es in nicht vollständig wassergesättigten Bodenbereichen zur Ausbildung eines Druckwasserspiegels.

In diesem Fall ändern sich die Spannungsverhältnisse für ein beliebiges Element des Lockergesteins nicht. Die Auflast auf das betrachtete Element bleibt gleich; dieses bleibt unbeeinflusst vom Druckwasserspiegel. Erosionsvorgänge innerhalb der Unteren Lintfort-Schichten werden aufgrund der Abnahme des hydraulischen Gefälles verlangsamt.

Es kommt zu einem Grundwasseranstieg oder einer Druckübertragung durch Porenwasser im Deckgebirge; die Deckschichten geraten unter Auftrieb. Die freie Standhöhe steigt dann analog zu Kap. Mit einer wesentlichen Änderung der Kohäsion der Unteren Lintfort-Schichten ist nach dem derzeitigen Kenntnisstand ebenfalls nicht zu rechnen.

Die Laborproben, an denen die in Kap. Damit bleiben die Modellvorstellungen für die Abschätzung von Gefährdungsbereichen auch bei einem Grundwasseranstieg in das Lockergestein auf Dauer gültig. Ein vollständiger Einstau der Unteren Lintfort-Schichten könnte sich sogar begünstigend auf die Standsicherheit dieser Schicht auswirken.

Durch die Abnahme, beziehungsweise den Wegfall des hydraulischen Gradienten bei vollständigem Einstau, ist zu erwarten, dass mit dem Versiegen der vertikalen Durchströmung auch die in Kap. Innerhalb der Terrassensedimente ist aufgrund der grundsätzlich nicht anzunehmenden freien Standhöhe auch weiterhin mit Bruchzuständen und damit mit dem Auftreten von Gleitflächen zu rechnen. Derartige Geländesenkungen sind jedoch nach dem bisherigen Kenntnisstand bei Tagesbrüchen im Wurmrevier nicht beobachtet worden.

Die Modellrechnungen zu gefallenen Tagesbrüchen zeigen insgesamt eine hohe Übereinstimmung der tatsächlich beobachteten beziehungsweise aus historischen Risswerken entnommenen Tagesbruchabmessungen mit den berechneten Werten.

Dieses neue Prognosemodell kann daher zukünftig für die Abgrenzung von Gefährdungsbereichen aus tagesnahem Altbergbau im Wurmrevier zugrunde gelegt werden. Eine Übertragbarkeit des Prognosemodells auf andere Altbergbaureviere in Deutschland mit ähnlichen Bodenverhältnissen wurde bislang nicht näher betrachtet. Dies erscheint zwar grundsätzlich möglich, bedarf jedoch weiterer Untersuchungen, vor allem im Hinblick auf die Auswirkungen unterschiedlicher Bodenarten mit Eigenschaften, die von den Eigenschaften der Böden des Wurmreviers abweichen sowie bei deutlich abweichenden Mächtigkeiten des Deckgebirges.

Das erarbeitete Prognosemodell darf nur unter den folgenden Voraussetzungen angewandt werden: Andernfalls könnte durch die Untersuchungsbohrung selbst ein Erosionsprozess der bindigen Schicht und damit gegebenenfalls ein Tagesbruch ausgelöst werden. Als Versagensmechanismen im karbonischen Festgestein kommen grundsätzlich beide in Kap.

Es handelt sich dabei entweder um ein. Firstversagen des Restkohlepfeilers beziehungsweise des unmittelbar an diesen angrenzenden karbonischen Festgesteins Fall A oder um einen sukzessiven Hochbruch durch das Hangende des abgebauten und leerstehenden Kohleflözes Fall B. Fall A hat einen Tagesbruch unmittelbar im Bereich des Ausstreichens des Kohleflözes zur Folge und konnte aufgrund der historischen Kartenunterlagen für die in Kap.

Diese Breite B0 wird als die mögliche Breite des Erosionsschlotes innerhalb der Unteren Lintfort-Schichten zugrunde gelegt beziehungsweise als der Bereich, in dem ein Erosionsschlot auftreten kann. Dieses empirische Hüllkurvenverfahren scheint derzeit die beste Grundlage für die Abschätzung der gefährdeten Breiten an der Oberkante des karbonischen Festgesteins vgl.

In der in Kap. Der Einfluss ihres Aufbaus die Streubreite der Mächtigkeit im betrachteten Bereich sowie natürliche Schwankungen der bodenmechanischen Kennwerte soll hier durch einen Sicherheitsfaktor , bezogen auf die Mächtigkeit der anstehenden Terrassensedimente, berücksichtigt werden.

In Anlehnung an die in der DIN Der Sicherheitsfaktor wurde hier relativ niedrig gewählt, da zur Gewährleistung eines ausreichenden Abstandes der Bebauung vom Tagesbruch auch bei nur geringmächtigen Terrassensedimenten Grundbruchgefahr ein zusätzlicher bautechnischer Sicherheitszuschlag d bei der Ausweisung von Gefährdungsbereichen berücksichtigt werden soll. Gleichzeitig soll dieser Zuschlag auch Toleranzen in der Genauigkeit der Erkundungsergebnisse sowie sonstige lokale Unwägbarkeiten ausglei-.

Die Abschätzungsformel 11 in Kap. Mächtigkeit der Terrassensedimente [m] d: In dem Beispiel werden Erkundungsbohrungen vorausgesetzt; die Lagegenauigkeit L sinkt damit auf Null. In der Abbildung sind zusätzlich: Breite des Einwirkungsbereiches an der Geländeoberkante quer zum Flözstreichen [m] Z: Grundsätzlich kann diese Formel auch für den Fall mehrerer nichtbindiger Schichtglieder im Untergrund allgemeiner formuliert werden.

Der Gefährdungsbereich kann dann nach der folgenden Formel 14 bemessen werden: Im Hangenden und Liegenden betragen die Teilbreiten des Gefährdungsbereiches: Für den ungünstigsten Fall ergeben sich Abmessungen von Gefährdungsbereichen, anaolog zu den Abmessungen für tagesnahen Flözabbau s.

Dabei ergibt sich folgende Formel: Durchmesser des Schachtschutzbereiches an der Geländeobekante [m] lichter Schachtdurchmesser [m] Ausbaustärke des Schachtes [m] Sicherheitsabstand [m] Bautechnischer Sicherheitszuschlag [m], im Allgemeinen: Für den Fall mehrerer nichtbindiger Schichtglieder lautet die Berechnungsformel der Schachtschutzbereiche in Anlehnung an die Formeln 14 und 17 allgemeiner formuliert: Durchmesser des Schachtschutzbereiches an der Geländeoberkante [m] lichter Schachtdurchmesser [m] Ausbaustärke des Schachtes [m] Sicherheitsabstand [m] bautechnischer Sicherheitszuschlag [m]; im Allgemeinen: Ein Vergleich des bisherigen Verfahrens mit dem hier entwickelten neuen Modellansatz ist in Abb.

In vielen Fällen sind die exakten Schachtabmessungen unbekannt. Daraus können sich Optimierungsmöglichkeiten ergeben, wenn das Baugrundstück beispielsweise auf einem tieferen Niveau liegt als die Geländeoberkante im Schachtbereich.

In Fällen, in denen die geplanten Gebäude bis in den Gefährdungsbereich hineinreichen würden, können diese grundsätzlich auch unterhalb des gefährdeten Bodenquerschnittes gegründet werden. Weiterhin besteht die statisch konstruktive Möglichkeit, Gebäudeteile, die in den gefährdeten Bereich hineinragen würden, als Kragelemente zu bemessen. Unter bestimmten Voraussetzungen können auch Pfahlgründungen oder Ähnliches sinnvoll sein.

Analog kann auch für das neue Modell eine Gründung unterhalb des bruchgefährdeten Trichters innerhalb der Terrassensedimente sinnvoll sein. Die Morphologie kann beim neuen Modell jedoch lediglich dann eine Rolle spielen, wenn eine geringere Lockergesteinsmächtigkeit nachweislich durch eine geringere Mächtigkeit der Terrassensedimente verursacht wird.

Das karbonische Festgestein steht hier unter einer Lockgesteinsüberdeckung von bis zu etwa 30 m an. In der vorliegenden Arbeit wird zunächst die Anwendbarkeit der bisherigen Modellvorstellungen zu Tagesbruchprozessen im Wurmrevier diskutiert. Beobachtungen belegen eine unzureichende Anwendbarkeit der bisherigen Modellvorstellungen auf die Tagesbrüche im Wurmrevier. Die Auswertung von Felduntersuchungen an zwei repräsentativen Tagesbrüchen im Streichen von Steinkohlenflözen zeigte unterschiedliches Bruchverhalten der verschiedenen Lockergesteinsarten und ermöglichte erstmalig die Entwicklung eines zunächst qualitativen 5-Phasen-Modells.

Dabei wurden grundlegend neue Erkenntnisse zur Tagesbruchgeometrie gewonnen. Auch die Vorstellung einer dauerhaft standsicheren Überbrückung der Verbrüche durch mächtige bindige Schichten konnte widerlegt werden. An den während der Felduntersuchungen aus Kernbohrungen gewonnenen Bodenproben wurden Laboruntersuchungen durchgeführt. Es wird empfohlen, die Ergebnisse dieser Laboruntersuchungen im Rahmen zukünftiger Arbeiten durch weitere Laborversuche beziehungsweise, soweit möglich, durch Auswertungen von Felddaten zu ergänzen.

Zusätzlich werden theoretische Modellvorstellungen zu Versagensmechanismen innerhalb des karbonischen Festgesteins formuliert. Das Versagen des Festgesteins im Hangenden bergmännischer Hohlräume ist Grundvoraussetzung für das Auftreten der betrachteten Tagesbrüche. Die zur Verifizierung vorgenommenen Modellrechnungen zu repräsentativen Tagesbrüchen im Wurmrevier zeigen eine gute Übereinstimmung der auf der Grundlage des neu entwickelten quantitativen Tagesbruchmodells prognostizierten Durchmesser mit den tatsächlich im Wurmrevier beobachteten Tagesbruchabmessungen.

Weitere theoretische Überlegungen zeigen, dass sich die Modellvorstellungen zu Tagesbrüchen im Streichen von Steinkohlenflözen grundsätzlich auch auf Schächte übertragen lassen. Ergänzende Betrachtungen behandeln den zukünftigen Einfluss des im Aachener Revier bereits stattfindenden Grubenwasseranstiegs auf das vorgestellte Modell.

Dabei werden sowohl Eingangsparameter aus den Festgesteinsverhältnissen als auch aus den Lockergesteinsverhältnissen berücksichtigt.

In der Vergangenheit bereits durch die Bergbehörden im Wurmrevier ausgewiesene Gefährdungsbereiche über ausstreichenden Steinkohlenflözen sowie Schachtschutzbereiche können in Zukunft unter Beachtung der Anwendungsvoraussetzungen pro-.

Viele Grundstücksflächen, die bisher nicht wirtschaftlich bebaubar sind, können auf der Grundlage der hier erarbeiteten Modellansätze nach entsprechenden Untersuchungen des Untergrundes einer Nutzung zugeführt werden. Im Rahmen zukünftiger Arbeiten sollte untersucht werden, inwieweit der vorgestellte Modellansatz auch auf andere Altbergbaureviere mit ähnlichen Deckgebirgsverhältnissen übertragbar ist. Dabei sind vor allem die geotechnischen Eigenschaften der Deckgebirgsschichten in den betroffenen Gebieten zu betrachten.

Sollte eine Überkonsolidation in der geologischen Vorgeschichte stattgefunden haben, ist tendenziell mit einer geringeren Durchlässigkeit und höheren Scherfestigkeit des Untergrundes zu rechnen. Darüber hinaus ist grundsätzlich auch eine Übertragung dieses Modellansatzes auf die Ausbildung von Tagesbrüchen im Lockergestein über karstbedingten Hohlräumen denkbar. Allerdings wird die Situation dort aufgrund des Problems der Prognose der Lage möglicher Felshohlräume von denen Tagesbrüche ausgehen könnten, ungleich schwieriger.

Pillar stability and large-scale collapse of abandoned room and pillar limestone mines in South-Limburg, The Netherlands. Mathematische Beschreibung der empirischen Hüllkurvendiagramme von Hollmann und Nürenberg zur Ermittlung tagesbruch-, senkungs- und setzungsgefährdeter Bereiche.

Erosionsverhalten geschichteter Böden bei horizontaler Durchströmung. Qualitative modelling of the cover-collapse process. Abbaubedingungen und Verbruchmechanismen im karbonischen Festgestein des tagesnahen Altbergbaus auf Steinkohle im Aachener Revier. Wendehorst - Bautechnische Zahlentafeln, Wetzell, O. Tagung für Ingenieurgeologie, S. Risk of collapse features from near surface cavities in old mining cities.

Ein Modell zur Entstehung von Tagesbrüchen polnisch: Geologie und Bodenmechanik des Rheinischen Schluffs. Geländesenkungen über oberflächennahen Tunneln Untersuchungen über die sie beeinflussenden Parameter. Markscheiderische Modelle für die Prognose von stetigen und unstetigen Verformungen an der Tagesoberfläche.

Shear behaviours of sand and clay under three dimensional stress condition. Numerische Abschätzung von Tagesbruchgefährdungen in Altbergbaugebieten. Bemerkungen zur Erdfallgenese in Auslaugungsgebieten aus geomechanischer Sicht.

Geotechnische Verfahren, Smoltczyk, U. Skript Grundbau und Bodenmechanik II.





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