Simulationsberechnungen zur Durchsickerung von Erdbauwerken bei Bauweisen mit technischen Sicherungsmaßnahmen

摘要

Slightly contaminated soils and recycled materials can be used for earth works (e. g. embankments and noise protection barriers) if specified concentrations of contaminants are not exceeded and if technical safeguards are considered in the design. Technical safeguards are necessary for reasons of soil and groundwater protection. The German Road and Transportation Research Association (FGSV) developed various construction methods for the use of such materials and published these in an information sheet (M TS E). The design principle of such earth structures is to minimize the seepage of water from the contaminated soils or recycled material. By means of numerical simulations the rainfall-induced flow of water in such earth structures was investigated. In a first phase, simulations of the water flow were performed considering a constant infiltration rate on the soil surface. The results of these simulations show that the seepage flow is significantly reduced by the construction methods with sealings (methods A, B and C according to M TS E) and the construction method D, where the slightly contaminated soil or recycled material is placed only in the core of an embankment beneath an impermeable pavement. For the construction method E according to M TS E, where slightly contaminated soils of low permeability are used and no additional sealing layer is provided, the simulations show a comparatively large seepage flow. For this construction method in a second phase more realistic simulations in consideration of variable climate conditions were carried out. Therefore, daily climate data provided by the German Weather Service (DWD) were considered. The results show that simulations with variable climate conditions lead to a much smaller seepage flow than simulations with a constant infiltration rate on the soil surface.%Bei Verwendung von Böden und Baustoffen mit umweltrelevanten Inhaltsstoffen (Buml) in Erdbauwerken sind aus Gründen des Boden- und Gewässerschutzes gegebenenfalls technische Sicherungsmaßnahmen zu ergreifen, um eine Durchsickerung der Böden und Baustoffe mit umweltrelevanten Inhaltsstoffen und damit einen möglichen Austrag von Schadstoffen auf ein verträgliches Maß zu minimieren. Das Merkblatt über Bauweisen für technische Sicherungsmaßnahmen beim Einsatz von Böden und Baustoffen mit umweltrelevanten Inhaltsstoffen im Erdbau (FGSV 2009) stellt verschiedene Bauweisen für Straßendämme vor. Anhand von numerischen Berechnungen wurde untersucht, inwieweit Erdbauwerke, die gemäß dieser Bauweisen errichtet wurden, durchsickert werden. In einer ersten Phase wurden Berechnungen mit einer zeitlich konstanten Infiltrationsrate durchgeführt. Diese Berechnungen belegen, dass die Bauweisen mit Abdichtungen und die Kernbauweise geeignet sind, um die Sickerwassermengen zu minimieren. Für die Bauweise mit gering durchlässigen Böden bzw. Baustoffen mit umweltrelevanten Inhaltsstoffen, bei der auf eine zusätzliche Dichtungsschicht verzichtet wird, ergeben sich in Abhängigkeit vom Durchlässigkeitsbeiwert der Böden bzw. Baustoffe mit umweltrelevanten Inhaltsstoffen gegenüber den anderen Bauweisen rechnerisch zum Teil deutlich höhere Sickerwassermengen. Für diese Bauweise wurden deshalb ergänzende Berechnungen durchgeführt, bei denen zeitlich variable Klimarandbedingungen zum Ansatz kamen, wobei auf Messdaten des Deutschen Wetterdienstes zurückgegriffen wurde. Diese Berechnungsergebnisse zeigen, dass der Ansatz von Klimarandbedingungen in Form von Tageswerten zu einer deutlich geringeren rechnerischen Durchsickerung führt, als wenn mit einer zeitlich konstanten Infiltrationsrate gerechnet wird.