Untersuchung der Kriechhänge in teilgesättigten Böden

Große, sich langsam bewegende Erdrutsche treten weltweit in mechanisch schwachen Schichten auf und reagieren empfindlich auf hydrologische Einflüsse, insbesondere in Szenarien des Klimawandels. Sie können sich langsam bewegen, wobei die Rutschmassen einige Zentimeter bis einige Meter pro Jahr abrutschen, und sie können sich beschleunigen, um katastrophal zu versagen, was zu Zerstörung und Todesopfern führt. Die Mechanismen, die den langsamen bis schnellen Übergang zum katastrophalen Zusammenbruch in der In-situ-Skala steuern, sind jedoch noch nicht bekannt. Daher stützt sich die Vorhersage der langfristigen Bewegung kriechender Erdrutsche und der vorübergehenden Reaktion auf hydrologische Auslöser weitgehend auf vereinfachte Modelle, die auf In-situ-(jberwachungsbeobachtungen und viskoser Rheologie beruhen, während die dynamische Kopplung von Zeiteffekten und Matrizensog in unterschiedlich gesättigtem Boden unter zeitlich variablen hydrologischen Randbedingungen oft außer Acht gelassen wird. Zwei sich langsam bewegende Erdrutsche, die mit fortschrittlichen Überwachungsnetzen instrumentiert sind, werden in einer Fallstudie erfasst, um die Auswirkungen äußerer Einflüsse, z. B. Niederschläge, Änderungen des Grundwasserspiegels, Wasserstandsschwankungen am Fuß usw., auf die langsame Bewegung zu untersuchen; es werden sowohl Labor- als auch In-situ-Kriechversuche durchgeführt, um das zeitabhängige und vorausgehende Beschleunigungsverhalten von Böden in der Scherzone zu untersuchen; es wird ein numerisches Modell mit einem fortschrittlichen konstitutiven Modell entwickelt, das die Auswirkungen von Zeit und Sog berücksichtigt, um die langsame Bewegung unter zeitabhängigen hydrologischen Bedingungen vorherzusagen. Eine wichtige Neuerung ist das konstitutive Modell, das die Auswirkungen von Zeit und Sog für Erdrutschmaterialien berücksichtigt. Die Evolutionsgleichung für den Sog ist mit dem Sättigungsgrad unter zeitvariablen hydrologischen Bedingungen während der langsamen Deformation verknüpft. Außerdem wird die Gesamtspannung in eine nicht-newtonsche viskose Spannung und eine coulombsche Reibungsspannung zerlegt. Der viskose Anteil enthält eine hohe Ordnung, um das vorauseilende Beschleunigungsverhalten des Bodens zu erfassen. Auf diese Weise kann der Übergang zwischen langsamem Verhalten (Dominanz der Coulomb-Spannung) und schnellem Verhalten (Dominanz der nicht-newtonschen Spannung) beschrieben werden. Dr. Shun Wang, der als Assistent an der Universität für Bodenkultur Wien arbeitet, ist der PI für dieses Projekt. Seine Forschung umfasst Laborversuche, konstitutive Modellierung und numerische Simulation. Er hat rund 30 von Experten begutachtete Arbeiten zu hypoplastischen Stoffmodellen, Kriechverhalten von Böden und numerischer Modellierung von Naturgefahren veröffentlicht.