Zur numerischen Simulation expansiver Geomaterialien mit der Finite-Elemente-Methode

Die erfolgreiche Simulation des Verhaltens tonhaltiger quellfähiger Böden mittels der Finite-Elemente-Methode hängt stark von den wirkenden hydro-mechanischen Prozessen ab. In diesem Beitrag wird ein auf ödometrischen Quellversuchen basierter Berechnungsansatz vorgestellt, der eine erweiterte Theorie poröser Medien und ein neuartiges mechanisches Stoffmodell beinhaltet. Das während des Quellens an den Feststoff gebundene Wasser führt zu einer Änderung der Volumenanteile im porösen Medium, deren Beitrag zum Materialverhalten durch konsequente Bilanzierung in den zugrunde liegenden Gleichungen berücksichtigt wird. Die Verkleinerung des effektiven Porenraums und die daraus resultierende quellinduzierte Verringerung der hydraulischen Durchlässigkeit er-folgt auf der Ebene der finiten Elemente. Die Eignung der vorgeschlagenen numerischen Methoden wird durch Rückrechnung von Laborversuchen in der eindimensionalen Formulierung demonstriert. Komplexe Belastungs-pfade unter (teil)gesättigten Bedingungen können mit einem einzigen Parametersatz treffend simuliert werden