Hydraulischer Grundbruch in runden Baugruben mit Entspannungsbohrungen

Abstract

Der Einsatz von Entspannungsbohrungen zur Verringerung der Auswirkungen einer vertikal nach oben gerichteten Strömung hat sich als konstruktive Maßnahme bewährt, um die Gefahr eines hydraulischen Grundbruchs bei Baugruben im Grundwasser zu vermeiden. In den gültigen Normen und Regelwerken werden allerdings lediglich allgemeine Hinweise zur Verwendung von Entspannungsbohrungen gegeben. Ein Konzept, um den Nachweis gegen hydraulischen Grundbruch unter Verwendung von Entspannungsbohrungen zu führen, fehlt bislang ebenso wie definierte Angaben zu deren Anordnung und dem Einfluss der Baugrubengeometrie. Daher war das Ziel einer Forschungsarbeit am Lehrstuhl für Geotechnik der RWTH Aachen University die Erstellung eines Nachweiskonzepts gegen hydraulischen Grundbruch bei Anordnung von Entspannungsbohrungen. Als Ergebnis entstand ein Berechnungsansatz, mit dem unter Berücksichtigung der Strömungsverhältnisse beim Einsatz von Entspannungsbohrungen die Geometrie des maßgebenden Bruchkörpers ermittelt werden kann. An diesem Bruchkörper kann anschließend der Nachweis gegen hydraulischen Grundbruch geführt werden. Darauf aufbauend wurden letztlich für typische Baugrubengeometrien Bemessungsdiagramme in dimensionsloser Darstellung erstellt.

Hydraulic heave in round excavation pits with relief boreholes – calculation approach

The use of relief boreholes to reduce the effect of a vertical upward flow has proven to be a constructive measure to avoid the risk of hydraulic heave in excavation pits in groundwater. The applicable standards and regulations, however, only provide general information on the use of relief boreholes. A concept for the verification against hydraulic heave failure using relief boreholes is missing as well as defined information on the arrangement of the relief boreholes and the influence of the excavation geometry. Therefore, the aim of the research work at the Chair of Geotechnical Engineering of RWTH Aachen University was to develop a concept for the proof against hydraulic heave failure with the arrangement of relief boreholes. The result was a calculation approach that determines the decisive fracture body under consideration of the flow conditions due to the relief boreholes. This fracture body can then be used for the proof against hydraulic heave failure. Based on this, dimensioning diagrams were finally generated for typical excavation pit geometries in dimensionless representation.