Zur Prognose der Porenwasserdruck-Entwicklung in Innenkippen des Braunkohlenreviers im Mitteldeutschen Raum am Beispiel des Tagebaues Zwenkau

Carstensen, Antje

Im Mitteldeutschen Braunkohlenrevier verblieben im Zuge der Auskohlung eine Vielzahl von Tagebau-Restlöchern. In der Nachnutzung ist die Langzeit-Standsicherheit der umgebenden Böschungen zu gewährleisten. Erhöhte Porenwasserdrucke als Resultat infiltrierender Niederschläge können zu einer bedeutenden Reduzierung der Scherfestigkeit und zu einem Versagen der Böschungen führen. Mit der Untersuchung der Prognosemöglichkeiten von Porenwasserdrucken in Kippenböschungen leistet diese Arbeit einen Beitrag zur Konstruktion langfristig standsicherer Böschungen. Über einen Zeitraum von mehr als zwei Jahren wurden im Bereich einer Innenkippe des ehemaligen Tagebaues Zwenkau umfangreiche hydraulische und hydrogeologische in situ-Messungen durchgeführt. Diese werden vor dem Hintergrund bodenmechanischer, -physikalischer und bohrlochgeophysikalischer Messungen des Untergrundes ausgewertet. Kausale Zusammenhänge zwischen Niederschlag und Porenwasserdruck sind eindeutig nachgewiesen. Allerdings ist durch den äußerst komplexen Innenbau der Kippen eine Modellierung dieser Korrelation mit den bisher verfügbaren Methoden und Ansätzen nur begrenzt möglich. Deterministische, niederschlagsabhängige Prognosen der Porenwasserdrucke sind nur für eine durchschnittliche strukturelle und hydraulische Ausbildung der Kippen anwendbar.

Extensive lignite mining in Central Germany left a large number of opencut pits. In order to restore these areas for public use, the long-term stability of their slopes must be guaranteed. Of mayor importance for slope-stability assessments is the fact that increasing pore water pressures as a result of precipitation could result in an important reduction of the internal shear strength of the slopes and lead to failure. This thesis presents an investigation of the possibilities to predict maxima of pore water pressures in spoil dumps caused by extreme precipitation, as a contribution to the construction of stable slopes. Within a part of an old interior overburden dump bordering the former opencut-pit of Zwenkau, extensive investigations comprising in situ instrumentation have been performed. Hydraulic and hydrogeological parameters in the dump as well as meteorological data have been recorded during a period of more than two years. In particular, temporally high-resolution measurements of pore water pressures at different depths were carried out. The data were analysed and interpreted with regard to mechanical and physical properties of the soils and geophysical borehole logs. Causal connections between precipitation and pore water pressures could be clearly identified. However, a quantitative modelling of this correlation with available methods is restricted because of the extreme internal complexity of the spoil dumps. Therefore, a unique mathematical-hydraulic model for all sites measured is not available until now. For an averaged structural and hydraulic formation of the dump slopes a deterministic, precipitation-dependent prognosis of pore water pressures can be provided.

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Carstensen, Antje: Zur Prognose der Porenwasserdruck-Entwicklung in Innenkippen des Braunkohlenreviers im Mitteldeutschen Raum am Beispiel des Tagebaues Zwenkau. 2001.

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