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Schematische Darstellung des Haldenprofils

sources of non-uniform infiltration

Dry

Quellen ungleichmäßiger Infiltration
an gebermten Haldenböschungen
als Ursache der Instabilität von multifunktionalen Abdeckungen,
siehe auch M. Lersow [13,15,16]

basal recharge

upslope leading

Wismut-Remediation-Project,
Halde 366 am Autobahnzubringer A72, Schlema/Alberoda,
photos by M. Lersow

Schematische Darstellung der Entwicklung eines Erdrutsches,
hervorgerufen durch ungleichmäßige Infiltration

Ursachen von Erdrutschen

Geologische Ursachen

Morphologische Ursachen

Einfluss des Menschen

Weiches oder sensitives Material

Tektonische oder vulkanische Hebung

Aushöhlung der Böschung oder des -fußes

Verwittertes Material

Glaziale Volumenzunahme

Belastung der Böschung oder des Plateaus

Überschobenes, geklüftetes, oder spaltendurchsetztes Material

Normale, Wellen-, oder glaziale Erosion des Böschungsfußes oder der Böschungsränder

Absenken des Reservoirs

Nachteilig orientierte Diskontinuitäten (Schichtung, planparallele Schichtung, Störung, Unkonformität, Kontaktzone und so weiter)

Untertägige Erosion (Lösungsvorgänge, Grundbruch)

Abholzung

Sprunghafte Änderungen in der Permeabilität und/oder in der Steifigkeit der Materialien

Aufschüttungsbelastung der Böschung oder des Plateaus

Bewässerung

Vegetationsrückgang (durch Feuer, Dürre)

Bergbau

Auftauen

Eingetragene Erschütterung

Frost-Tau-Wechsel

Wasserleckagen aus Anlagen

Schrumpfungs-und Ausdehnungs-Wechsel

Der Einfluss von Wasser, seismischer Aktivität und vulkanischer Aktivität sind die Hauptursachen für die Auslösung von Erdrutschen. Dadurch werden weltweit die größten Zerstörungen hervorgerufen. Sie müssen in jedem Sicherheitsnachweis für die Stabilität von Haldenböschungen berücksichtigt werden.

Abbruchkante

Rutschung der Abdeckung

Beginn eines weiteren Erdrutsches

Teil des Wasserfassungssystems

Berme

Prüfung der Stabilität von Böschungen

Gerade bei ausgedehnten, multifunktionalen Böschungssystemen von Rückstandshalden muss die vorgesehene Sanierungstechnologie umfänglichen Standsicherheitsnachweisen unterworfen werden, bevor sie zur Anwendung gebracht wird. Dies liegt einerseits an den erheblichen Kosten, die bei einer endgültigen Verwahrung entstehen, die sich im Versagensfall (dieser tritt erst mit erheblicher Zeitverzögerung, nach Fertigstellung der Sanierung ein) zudem noch vervielfachen werden, andererseits an der Aufgabenstellung, die verlangt, dass die dem physikalischen Bewertungsmodell zugrunde liegenden Materialparameter, aufgrund der Inhomogenität und der Anisotropie von Böschungskörpern, stochastisch ermittelt werden sollten und womit das wahrscheinliche Verhalten des Haldenkörpers dann adäquat abgebildet werden kann. So hat sich die Einsicht durchgesetzt, dass Sicherheitsnachweise auf der Grundlage deterministischer Methoden mit erheblichen Unsicherheiten verbunden sind und diese zumindet durch stochastische Betrachtungen ergänzt werden sollten, will man nicht durch deterministisch ermittelte Sicherheitsfaktoren einem falschen Sicherheitsgefühl unterliegen. Dies wird umso notwendiger, wenn die Erkenntnis Raum greift, dass der Sicherheitsnachweis im erheblichen Maße vom Betrachtungszeitpunkt abhängt. Es ist allgemein gängige Praxis, zwischen einem Einbaustandsicherheitsnachweis und einem Langzeitstandssicherheitsnachweis zu unterscheiden. Bei multifunktionalen Böschungssystemen (Erhöhung der Standsicherheit, Schutz gegen Infiltration, Strahlenschutz, Emissionsschutz, Vegetationsschicht etc.) wird die Abdeckung in Schichten aufgebracht und zumeist mit Funktionselementen versehen, was die Gefahr einer sprunghaften Änderung der Permeabilität und/oder der Steifigkeit zwischen den einzelnen Schichten der Abdeckung und einzelnen Bereichen in sich birgt. Die Entstehung von Quellen ungleichmäßiger Infiltration, mit der Folge der Erhöhung der Gefahr eines Erdrutsches, ist dann das Ergebnis. Dies wird im allgemeinen verstärkt durch den Konsolidierungsvorgang des Haldensystems und die natürliche Erosion (Alterung) des aufgetragenen Materials. Ein Indikator dafür ist der Porenwasserdruck in der Abdeckung und im Haldensystem und dessen Verhalten über der Zeit. Werden in Böschungssysteme Qualitätssicherungssysteme (z.B. Porenwasserdruckgebern) integriert, kann man leicht die Scherfestigkeiten ermitteln und damit orts- und zeitgetreue Standsicherheitsnachweise führen, welche Bestandteil der Überwachungssoftware werden sollten. Belastbare internationale Erfahrungen dazu liegen sowohl hinsichtlich der Gerätetechnik wie auch der dazugehörigen Software vor. Zum Nachweis von Anomalien sollten geophysikalische Feldtests in die Standardüberwachungsprogramme Eingang finden.

Spitzenduckgebirge (pc) eines Deponiekörpers zum Zeitpunkt t in der Tiefe h

Graph einer Kombinationsdrucksondierung im Haldenkörper

Abdecksystem für Halden am Standort Schlema/Alberoda der Wismut GmbH mit den
funktionsbestimmenden Kennwerten für Einbau- und Langzeitzustand
nach Dipl.-Berging. Reinhold Marski, Hamburger Bodenkundliche Arbeiten, Band 56, 2005

Lamellenverfahren nach Bishop, siehe auch DIN 1054, neu 2005

Gleitfläche

Lamelle i

a »23°

Berme 2

Berme 3

Gleitvolumen

Mit diesen Parametern ermitteltete Sicherheit, nach Bishop,
des Einbauzustandes in diesem Bereich:

Mit diesen Parametern ermitteltete Sicherheit, nach Bishop,
zum Zeitpunkt der Auslösung der Rutschung in diesem Bereich:

Nur mit dem fast totalen Verlust der Scherfestigkeit in der Gleitfläche und/oder erheblichen äußeren Momenten, bezogen auf den Gleitkreismittelpunkt, lässt sich das partielle Versagen der Stabilität dieser multifunktionalen Abdeckung belegen. Äußere Momente können bei diesem Beispiel aber kaum zur Wirkung kommen, so dass mit hoher Wahrscheinlichkeit das Volumen auf Böschungswasser in der Gleitfläche in einen stabilen Zustand hinab „geschwommen“ ist.