Forschung/Methoden

Stand: 22.11.2017 (hst)

1 Experimentelle Bodenmechanik

  • Laborversuche: Klassifizierungsversuche, Durchlässigkeitsversuche, Versuche zur Ermittlung des Spannungs-Dehnungs-Verhaltens, Versuche zur Ermittlung des Kapillardruck-Sättigungs-Verhaltens
  • Modellversuche/Physikalische Modellierung: 1g-Modellversuche, ng-Modellversuche in Kooperation mit dem Centre of Offshore Foundatiion Systems (COFS) an der University of Western Australia (UWA) in Perth, Prototypversuche
  • Feldversuche: Messung von Verschiebungen, Dehnungen, Kräften, Spannungen, Geschwindigkeiten, Beschleunigungen etc.

2 Theoretische Bodenmechanik

  • Mehrphasenmodelle für den gesättigten und teilgesättigten Boden auf der Grundlage der Kontinuumsmechanik
  • Stoffmodelle für den Übergang Boden -> Beton im Zuge der numerischen Optimierung

3 Numerische Bodenmechanik

3.1 Makroskopischer Ansatz (Kontinuumsmechanik)

  • Maßgebende Gleichungen: Terzaghi's Konsolidierungstheorie, Biot's Theorie der Poroelastizität, Mischungstheorie, Theorie Poröser Medien
  • Numerische Lösung der Gleichungen: Netzbasierte Methoden wie die Finite-Elemente-Methode (FEM) mit Lagrange- und CEL-Ansatz, netzfreie Methoden wie die Smoothed Particle Hydrodynamics  (SPH), hybride Methoden wie die Material Point Method (MPM)

3.2 Mikroskopischer Ansatz

  • Maßgebende Gleichungen: Newtonsche Bewegungsgleichungen
  • Numerische Lösung der Gleichungen: Diskrete-Elemente-Methode (DEM)

3.3 HybriderAnsatz

  • Mehrskalenmodell für den gesättigten Boden = Kontinuumsmodell für das Porenwasser und Partikelmodell für das Korngerüst
  • Maßgebende Gleichungen: Kontinuumsmechanische Gleichungen für das Porenwasser, Newtonsche Bewegungsgleichungen für die Partikel, beide enthalten Terme für den Impulsaustausch
  • Numerische Lösung der Gleichungen: CFD-DEM-Kopplung, wobei der CFD-Part mit der Finite-Volumen-Methode (FVM) gelöst wird

4 Numerische Optimierung

  • Numerische multikriterielle Optimierung in Kombination mit numerischer Simulation

5 Erdstatische Analysen

  • z. B. Kinematische-Elemente-Methode (KEM), Gleitkreisanalysen etc.