Die Phasen des Bodens und ihre mechanischen Wechselwirkungen : Ein Konzept zur Mechanik teilgesättigter Böden

Die Arbeit widmet sich der Beschreibung des mechanischen Verhaltens von teilgesättigten Böden. Die an den bodenmechanischen Prozessen beteiligten Phasen sind das Korngefüge, Wasser und Luft. Grundlage der Abhandlung ist die konsequente Beschreibung des mechanischen Verhaltens von Böden mit den Erhaltungssätzen von Masse und Bewegungsgröße sowie die Entwicklung entsprechender konstitutiver Gleichungen.
 
Die Arbeit befasst sich besonders mit den Wechselwirkungen zwischen den drei Phasen des Bodens. Diese Wechselwirkungen sind verantwortlich für viele wichtige Phänomene in der Bodenmechanik, wie zum Beispiel: Auftrieb, Durchlässigkeit, Strömungskräfte, Kapillarität und Kapillarkohäsion. Die Wechselwirkungen mechanisch zutreffend zu beschreiben, ist für die Nachweise im Grundbau von erheblicher Bedeutung.
 
Die Arbeit basiert auf Ansätzen der „Theorie poröser Medien“. Sie zieht Erkenntnisse aus benachbarten Forschungsdisziplinen wie der theoretischen Mechanik, der Bodenkunde, der Lagerstättenkunde und des Chemieingenieurwesens heran und untersucht diese auf Brauchbarkeit für die Bodenmechanik.
 
Abschließend werden die Gleichungen für den Spezialfall eines starren Korngefüges so aufbereitet, das damit zum Beispiel für den Tunnelbau entsprechende AnfangsRandwert-Probleme formuliert werden können.  

This work deals with the description of the mechanical behaviour of unsaturated soils. The phases involved in the processes of soil mechanics are the grain skeleton, water and air. The basis of the work is the consistent description of the mechanical behaviour of soils with the conservation laws of mass and momentum as well as the development of the relevant constitutive equations.
 
The work carries out especially formulations for the interaction between the three phases of the soil. These interactions are responsible for many important phenomena in soil mechanics, such as: buoyancy, permeability, seepage forces, capillarity and capillary cohesion. To describe the interactions in accordance to mechanical laws is of considerable importance for proofs in geotechnical engineering.
 
The work is based on approaches of the ‘Theory of Porous Media’. It includes findings from neighbouring research disciplines such as theoretical mechanics, agrology, deposit science and chemical engineering and examines these for their usefulness for soil mechanics.
 
Finally, the equations for the special case of a rigid grain skeleton are prepared in such a way that corresponding initial boundary value problems can be formulated, for example for tunnel construction.  

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Perau, E., 2020. Die Phasen des Bodens und ihre mechanischen Wechselwirkungen: Ein Konzept zur Mechanik teilgesättigter Böden. Report Geotechnik Universität Duisburg-Essen. https://doi.org/10.17185/duepublico/73533
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