Verfahren zur Verhinderung von Rutsch- und Fliesserscheinungen in feinkörnigem Erdreich. Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zur Verhinderung von Rutsch- und Fliesserscheinungen in feinkörnigem Erdreich.
Die Herstellungen von Hängen, Böschun gen und Dämmen in rutsch- und fliessgefähr lichem Erdreich und die Sicherung solcher Arbeiten ist in brauchbarer Weise zum Bei spiel dann mit bisher bekannten Mitteln nicht möglich, wenn das Erdreich so feinkörnig ist, dass es die in den Poren enthaltene Feuchtig keit bindet und freiwillig nicht abgibt, oder wenn stark wassergesättigte Löss- oder Schluffböden vorliegen, da bei solchen Böden in Dämmen oder in Einschnitten Fliess- oder Rutscherscheinungen auftreten. oder dass, wenn es sich zum Beispiel um Sandhänge und Böschungen der Abraumdecke im Braunkoh lentagebau handelt, die Fliesserscheinungen zu katastrophalen Folgen führen können.
DieAn- wendung bekannter Vorschläge ist hier der art schwierig, dass sie trotz der verhältnis mässig grossen Wasserdurchlässigkeit des San- des nicht zur Anwendung kommen können. Diese Abraumdecken bestehen meist aus mehr oder minder feinem Sand von wechselnder Mächtigkeit, dessen Grundwasserspiegel je nach der Jahreszeit und der Intensität der jeweiligen Niederschläge mehr oder minder hoch steht. Ein Versickern des Wassers in die Tiefe ist auf Grund der darunter anstehenden Kohlenflöze nicht möglich.
Das Wasser strömt dementsprechend gegen die Böschun gen der Abraumschichten und kann dort zu umfangreichen Ausfliessergcheinungen und Rutschungen Veranlassung geben, die oft mit Personen- und Sachschäden verbunden sind.
Noch augenscheinlicher werden die Schwierigkeiten, wenn es sich, wie -kürzlich der Fall, etwa um die Herstellung eines tiefen Einschnittes in wasserübersättigtem Löss mit sehr hohem Grundwa:sserspiegel handelt. Es ist dann, wie ein praktischer Versuch gezeigt hat, .gar nicht möglich, den Aushub so durch zuführen, dass die Böschungen auch nur eini- germassen stehen bleiben.
Mit schwerem Gerät lässt sich ein solcher Aushub überhaupt nicht versuchen, da dieses Gerät in der Nähe dieser fliessenden Böschungen nicht zur Aufstellung gebracht werden kann.
In trockener Jahreszeit mit niedrigem Grundwasserspiegel ist die Vorbedingung für ein solches Ausfliessen von Hängen, Böschun gen oder Dämmen infolge des Feuchtigkeits mangels im allgemeinen nicht erfüllt, anders dagegen in feuchter Jahreszeit, in der man die Gefahr von Rutschurngen nur dann beseitigen kann, wenn es gelingt, das in feuchter Jah reszeit gegen die Böschungsfläche zuströ mende Porenwasser schon in einem gewissen Abstand hinter der Böschung abzufangen und unschädlich abzuleiten.
Wird ein Dammkörper, zum Beispiel ein Reichsautobahndamm, in trockener Jahreszeit unter sorgfältiger künstlicher Verdichtung aus Böden geschüttet, die in stark feuchtem Zu stand zum Fliessen neigen, so besteht in der Regel für den Bestand des Dammes keinerlei Gefahr. Gelangt jedoch während der Damm herstellung genügend Regenfeuchtigkeit in den Dammkörper, was kaum verhindert wer den kann, oder treten zu späterer Zeit etwa durch den Mittelstreifen im Laufe der Be triebsjahre grössere Feuchtigkeitsmengen in diesen Dammkörper ein, so können schwerste Fliess- und Ruts cherseheinungen die Folge davon sein. Auch hier gibt es bis heute kein Mittel, den damit verbundenen schädlichen Auswirkungen vorzubeugen.
Die Entwässerung von weniger feinkörni gen Böden als zum Beispiel der Löss wie Sand, mit Hilfe bekannter Mittel, wie Rohr brunnen usw., scheitert beim Braunkohlen- tagebau an dem raschen Abbaufortschritt der bis zu 20 m am Tage auf einer Breite von 100-200 m und mehr beträgt. Ausserdem sind Rohrbrunnen, zumal in grosser Zahl und bei dauernder Neuanlage sehr kostspielig. Fraglich wäre es auch, ob bei den vielfach vorhandenen feinkörnigeren Zwischenschich ten die Wirkung einer solchen Entwässerung überhaupt in genügendem Masse eintreten würde.
' Gemäss der Erfindung gelingt es nun, Rutsch- und Fliesserscheinungen in feinkörni gem Erdreich zu verbinden und zum Beispiel dadurch auf einfache Weise die Herstellung von Hängen, Böschungen und Dämmen aus rutsch- und fliessgefährlichen Böden zu er möglichen und solche Arbeiten zu sichern. Dieses Verfahren besteht darin, dass minde stens zwei elektrische Leiter getrennt vonein ander in den Boden eingeführt und mit je einem Pol einer Gleichstromquelle verbunden werden, und dass mindestens kathodenseitig ein Hohlgefäss, zum Beispiel ein durchlochtes Rohr, angeordnet und das in ihm sich an sammelnde Wasser abgeführt, zum Beispiel ablaufen gelassen oder abgepumpt wird.
Im Nachstehenden werden an, Hand der Zeich nung einige Durchführungsbeispiele des er findungsgemässen Verfahrens erläutert.
Das Verfahren kann zum Beispiel in der in Fiel o. 1 der beigefügten Zeichnung darge stellten Weise derart erfolgen, dass in den Sandboden 1, dessen Grundwasserspiegel ge mäss der Linie A-B verläuft, in grösserem Abstand voneinander zwei durchlochte Eisen rohre 2 und 3 geschlagen werden. Diese sind mit je einem Pol einer (hier nicht dargestell ten) Gleichstromquelle verbunden. Das eine Rohr 2 dient dabei a1s Anode, das andere Rohr 3 als Kathode.
Nach dem Einschalten des Gleichstromes wird dann das in dem Sandboden vorhandene Porenwasser in der dargestellten Pfeilrichtung gegen die Kathode ,getrieben, wobei der Sandboden gewisserma- ssen als Diaphragma dient, und sammelt sieh schliesslich in dem gelochten Rohr 3,
steigt in demselben hoch und kann aus ihm gegebenen falls von Zeit zu Zeit ausgepumpt oder durch selbsttätiges Abfliessenlas@en oder auf sonstige. gee=ignete Weise abgeführt werden.
Die Anordnung der gelochten Metallrohre kann mit Vorteil auch zum Beispiel in der in Fig. 2 und 3 im Aufriss und Grundriss dar e-3tellten @'GTeiae in Reihen erfolgen, derart, g<B>o</B> da.ss in einem gewissen Abstand hinter der je weiligen, zum Beispiel über dem Kohlenflöz 4 gelagerten Böschung :
5 hintereinander und in Abstand voneinander drei Reihen (I-III) von gelochten Eisen- oder dergleichen Rohr pfählen eingeschlagen werden, von denen die beiden äussern Reihen (I und III) als Ano den und die mittlere Reihe (II) als Kathode Verwendung finden bezw. mit einer (hier nicht dargestellten) Gleichstromquelle ver bunden werden.
Wird dann die Gleichstrom quelle eingeschaltet und ist die dadurch in dem vorerwähnten Sinne in Gang gesetzte Entwässerung der behandelten Zone genügend weit fortgeschritten, so wird die Rohrreihe I in der punktiert angedeuteten Weise umge setzt und dient dann als Rohrreihe IV eben falls wieder als Anode, während die Rohr reihe II zur weiteren Anode und Rohrreihe III zur Kathode wird usw.
Statt dessen kann man aber auch so vor gehen, dass man als Anoden Platten- oder Stabelektroden aus geeignetem Metall oder mit einem Beschlag aus solchem vorsieht und für die Kathoden besondere, durchlässige Ge fässe, zum Beispiel durchläseige Betonrohre, verwendet, in welche die zum Beispiel als Stab oder Drahtelektroden ausgebildeten Ka thoden angeordnet, zum Beispiel eingehängt werden.
Eine andere Ausführungsfarm des vorlie genden Verfahrens, welche sich insbesondere für solche Zwecke eignet, bei welchen eine gedrängte Anordnung erwünscht ist und es sich um die zentrale Entwässerung kleinerer Bodenzonen handelt, besteht darin, dass der als Anode und der als Kathode dienende, durchlässig, zum Beispiel als Drahtnetz oder Lochblech, ausgebildete Leiter durch ein nichtleitendes Diaphragma voneinander ge trennt in einem in den Boden versenkten, bei derseits offene Hohlgefäss aus nichtleitendem Material angeordnet werden,
wobei die ano- denseitige Öffnung des Hohlgefässes dem zu entwässernden Boden zugekehrt und die ka- thodenseitige Öffnung mit einer Abflusslei tung für dass abzufliessende Wasser verbunden wird.
Eine hierfür geeignete Vorrichtung ist in Fig. 4 in beispielisweiser Ausführungsform schematisch dargestellt. Bei dieser sind die beiden Leiter 6 und 7 durchlässig, zum Bei- spiel als Drahtnetz oder Lochblech, ausgebil det, der als Anode dienende Leiter 6 und der als Kathode dienende Leiter 7 durch das nichtleitende Diaphragma 8, zum Beispiel aus porösem Beton, dichtem Gewebe und der gleichen, voneinander getrennt und ebenso wie dieses in dem im Boden 9 versenkten, beider seits offenen Hohlgefäss 10 aus nichtleitendem Material, zum Beispiel einem entsprechenden Betonrohr, angeordnet. Die der Anode 6 ent sprechende Öffnung dieses Behälters 10 ist dem zu entwässernden Boden 9 zugekehrt, während seine der Kathode 7 zugekehrte Öffnung mit einer Abflussleitung 11 verbun den ist.
Werden die Elektroden 6 und 7 an eine Gleichstromquelle angeschlossen, so wird das aus dem Boden 9 nach der Kathode 7 wandernde Wasser in dem Hahlgefäss 10 an gesammelt und steigt in dessen Abflussleitung nach oben, aus der es dann abfliessen gelassen oder auf sonstige Weise entfernt werden kann. Ausgeführte Versuche: 1. Wie in Fig. 5 dargestellt, wurde in einen Glasbehälter 12 eine stark wasserhaltige Sandfüllung 13 eingebracht. in diese Sand füllung 13 wurde nahe der einen BehMter- wandung die als Anode dienende Plattenelek trode 14 und in der Nähe der entgegengesetz ten Behälterwandung das Glasrohr 15 einge setzt.
Dieses Rohr 15 war an seinem untern Ende mit dem feinmaschigen Drahtnetz 16 verschlossen, während in dasselbe von oben her der als Kathode dienende Draht 17 einge setzt war. Dann wurde etwas Wasser in das Rohr 15 eingegossen und Anode und Kathode an die Gleichstromquelle 18 von 6 Valt Span nung angesehlnssen. Nach Einschalten des Gleichstromes stieg Jas Wasiser in dem Rohr 15 innerhalb weniger Minuten bis über die Obe;
rfl'äjehe der Sandfüllung 13. Nachdem das Glasrohr zum grossen Teil leergepumpt wurde, stieg das Wasser in dem Rohr 15 von neuem und so fort, bis die gesamte Sandfülltjng 13 einen völlig trockenen und in :der Farbe we- scntlich helleren Eindruck machte.
Durch l@es.sun@en wurde festgestellt, dass durch den beschriebenen Vorgang der ursprüngliche Wassergehalt der Sandfillung auf weniger als 1/6 seines ursprünglichen Wertes verrin gert worden war.
2. Um zu zeigen, wie schnell ein fein körniger Boden, zum Beispiel Löss, der mit Wasser übersättigt ist, und in dem eine eini germassen standfeste Böschung nicht erzielt werden kann, entwässert werden kann, wurde folgender Modellversuch im Laboratorium des Brückenamtes Hamburg durchgeführt. In ein Glasgefäss von etwa 1 m Länge und 30 cm Breite wurde künstlich mit Wasser angerei cherter Lössboden eingebracht, der einen der art breiigen Zustand hatte, dass die Herstel lung auch einer sehr flachen Böschung nicht möglich war.
Daraufhin wurde in der Mitte des Glasgefässes ein aus feinmaschigem Draht gewebe hergestellter, als Kathode dienender, Brunnen von 3 cm #, umgeben mit einem Sandfilter, eingebracht, der eine Entwässe rungsmöglichkeit nach unten, also durch die Sohle des Glasgefässes hatte. Der Brunnen ergab nach mehrstündigem Warten eine Ge samtfeuchtigkeit von etwa 3 cm3 Wasser, also praktisch gleich null. Sodann wurde in einer Entfernung von etwa 30 cm in der Längs richtung des Gefässes ein als Anode dienender Eisendraht von etwa 2 mm # eingebracht und diesle beiden Elektroden mit 110 Volt Gleichstrom bespeist. Innerhalb weniger Mi nuten begann der Brunnen ergiebig zu laufen und in einer halben Stunde waren schon etwa. 500 cm' Wasser dem Boden entzogen.
Es war nunmehr möglich,eine Böschung von 1:3 her zustellen und nach einer weiteren halben Stunde eine Böschung von 1:1,5.
3. Auf Grund der erfolgreichen Laboras toriumsversuche wurde kürzlich von der Reichsbahudirektion Hannover bei Salzgitter im Zuge des geplanten Baues einer Eisenbahn linie in Lössboden ein. Grossversuch durchge führt.
Der Zweck dieses Versuchers sollte die Feststellung sein, ob es gelingt, in dein sehr wasserreichen und unter starkem Wasserzu drang leidenden Lössboden einen etwa 6 m tiefen Einschnitt anzulegen, ein Vorhaben, welches trotz mehrmaliger Versuche bisher derart misslungen war, dass man schon daran
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dachte, <SEP> trotz <SEP> des <SEP> bereits <SEP> begonner?eii <SEP> Bauvor habens <SEP> die <SEP> besamte <SEP> Eisenbahnliliie <SEP> aus <SEP> diesem
<tb> Gebiet <SEP> zu <SEP> verlegen.
<SEP> Zu <SEP> beiden <SEP> Seiten <SEP> des <SEP> ge planten <SEP> Einschnittes <SEP> wurden <SEP> als <SEP> Versuch <SEP> je
<tb> 10 <SEP> Brunnen <SEP> von <SEP> 10 <SEP> cm. <SEP> -er <SEP> bis <SEP> 7,50 <SEP> in <SEP> Tiefe.
<tb> unter <SEP> Geländeoberfläche <SEP> in <SEP> 10 <SEP> m <SEP> -egenseiti bem <SEP> Abstand <SEP> eingebracht. <SEP> Zwischen <SEP> je <SEP> zwei
<tb> Brunnen <SEP> wurdo <SEP> ein <SEP> einzölliges <SEP> Eisenrohr <SEP> bis
<tb> in <SEP> gleiche <SEP> Tiefe <SEP> geschlagen. <SEP> Solcherart <SEP> sollte
<tb> die <SEP> gegen <SEP> den <SEP> zukünftigen <SEP> Einschnitt <SEP> zudrin gende <SEP> Feuchtigh.eit <SEP> von <SEP> den <SEP> mittleren <SEP> Eisen rohren <SEP> gegen <SEP> die <SEP> seitlicher <SEP> stehenden <SEP> Brunnen
<tb> gedrängt <SEP> werden <SEP> und <SEP> gleichzeitig <SEP> :
der <SEP> besamte
<tb> Grundwasserspiegel <SEP> in <SEP> der <SEP> Umgebung <SEP> des
<tb> Einschnittes <SEP> abgesenkt <SEP> werden. <SEP> Die <SEP> Gesamt anordnung <SEP> geht <SEP> aus <SEP> der <SEP> in <SEP> Fig. <SEP> 6 <SEP> im <SEP> Grund riss <SEP> und <SEP> in <SEP> Fig. <SEP> 7 <SEP> im <SEP> Schnitt <SEP> nach <SEP> <I>a-a</I> <SEP> von
<tb> Fig. <SEP> 6 <SEP> dargestellten <SEP> Anlage <SEP> hervor.
<SEP> Hierbei
<tb> stellen <SEP> im <SEP> einzelnen <SEP> 19 <SEP> die <SEP> Kathoden-Briinnen
<tb> inGestalt <SEP> geschliizer <SEP> Eisenrohre <SEP> von <SEP> lO.mz,
<tb> 20 <SEP> die <SEP> Anoden <SEP> in <SEP> Gestalt <SEP> 1zölliger <SEP> Eisenrohre,
<tb> 21 <SEP> die <SEP> Ric.htunc <SEP> der <SEP> Entwässerung-, <SEP> 22 <SEP> die
<tb> Sohle <SEP> des <SEP> Einschnittes, <SEP> <B>293</B> <SEP> die <SEP> stehende <SEP> Bö s chunc <SEP> nach <SEP> Anwendung <SEP> de3 <SEP> Verfahrens, <SEP> 24
<tb> die <SEP> geplante <SEP> Böschung <SEP> 1:2. <SEP> 25 <SEP> den <SEP> ursprüng lichen <SEP> Grundwasserspiegel, <SEP> 26 <SEP> den <SEP> ab.ozesenk ten <SEP> Grund:ivasserspiegel <SEP> und <SEP> ?7 <SEP> die <SEP> Schlitze
<tb> im <SEP> untern <SEP> Teil <SEP> der <SEP> @hatliodei:
rohre <SEP> 19 <SEP> dar.
<tb> Vorerst <SEP> sollte <SEP> festgestellt <SEP> werden, <SEP> ob <SEP> die
<tb> Brunnen <SEP> auch <SEP> ohne <SEP> An:schluss <SEP> des <SEP> elektrischen
<tb> Stromes <SEP> Wasser <SEP> geben. <SEP> Auch <SEP> nach <SEP> einigen
<tb> Stunden <SEP> Wartens <SEP> er--aben <SEP> die <SEP> Brunnen <SEP> infolge
<tb> der <SEP> LTndtirehlässicheit;
<SEP> des <SEP> unigebenden <SEP> Bo dens <SEP> keine <SEP> @Vaaermrii@eii. <SEP> Daraufhin <SEP> wurde
<tb> eine <SEP> Gleichstromquelle <SEP> von <SEP> 90 <SEP> Volt <SEP> ange .sehlossen, <SEP> wobei <SEP> die <SEP> -esamte <SEP> Anlage <SEP> einen
<tb> Stromverbrauch <SEP> von <SEP> et,#va.200 <SEP> Amperea.ufwies.
<tb> Innerhalb <SEP> einer <SEP> Stunde <SEP> stieg <SEP> die <SEP> Ergiebigkeit.
<tb> der <SEP> Brunnen <SEP> auf <SEP> im <SEP> Durchschnitt <SEP> 3 <SEP> 1/Brannen
<tb> und <SEP> 3linute.
<SEP> Im <SEP> Laufe <SEP> der <SEP> ersten <SEP> 4 <SEP> Versuchs ta-e <SEP> betrit.y <SEP> dio <SEP> durchschnittliche <SEP> Ergiebig heit <SEP> der <SEP> Brunnen <SEP> zusammen <SEP> 2,5 <SEP> m3/Stunde.
<tb> Der <SEP> Grundv-asserspiegel <SEP> wurde <SEP> im <SEP> Bereich
<tb> des <SEP> zukünfti-en <SEP> Einschnittes <SEP> innerhalb <SEP> von
<tb> 4 <SEP> Tagen <SEP> tun <SEP> 13 <SEP> m <SEP> und <SEP> von <SEP> weiteren <SEP> 5 <SEP> Tagen
<tb> um <SEP> etwa. <SEP> 7 <SEP> m <SEP> abgesenkt. <SEP> Gegenwärtig <SEP> arbeitet
<tb> ein <SEP> Barger <SEP> in <SEP> dem <SEP> Einschnitt, <SEP> der <SEP> etwa <SEP> die
<tb> Hälfte <SEP> dieser <SEP> 100 <SEP> m <SEP> betragenden <SEP> Versuchs- strecke bis auf die zukünftige Sohle mit Bö schungen bis zu l:0,75 ausgehoben hat.
Der Erfolg ist derart verblüffend, dass bereits die Ausführung mehrerer Bauvorhaben in Er wägung bezogen wird.