geomechanische

Geomechanik befasst sich mit dem mechanischen Verhalten von Böden und Gesteinen unter Last, Deformation und Wechselwirkungen mit fluiden Phasen. Die Disziplin vereint Geologie, Werkstoffwissenschaft und Ingenieurwesen und umfasst Bodenkunde, Felsmechanik sowie geotechnische Modellierung. Anwendungsfelder sind der Baugrund- und Tunnelbau, die Erdöl- und Geothermiegewinnung sowie die geotechnische Risikobewertung von Hangneigungen, Stauch- und Erdbebenwirkungen.

Zentrale Konzepte sind Spannungen, Dehnungen und das Prinzip der effektiven Spannung nach Terzaghi. Festigkeit und Verformbarkeit werden durch verschiedene Materialmodelle beschrieben, von linearen elastischen bis hin zu elastisch-plastischen und bruchorientierten Modellen. Das Mohr-Coulomb-Kriterium dient als verbreitetes Festigkeitskriterium für Böden und Felsgestein; poröse Medien werden mit poroelastischen oder poroelastisch-dilatanten Modellen beschrieben.

Laboruntersuchungen liefern Parameter: Oedometer- und Triaxialversuche, Direkt-Scherversuche, sowie Feldtests wie CPT und Plate-Load-Tests. Die gewonnenen Kennwerte dienen zur Bestimmung von Festigkeit, Steifigkeit, Rehbetrag und Wassergehaltsabhängigkeit der Materialien.

Numerische Verfahren wie Finite-Elemente-Methode (FEM) und Diskrete-Elemente-Methode (DEM) ermöglichen die Simulation von Verformungen, Spannungen und Versagen unter komplexen Randbedingungen. Anwendung finden Geomechanik-Modelle beim Grund- und Stützbau, Bergbau, Reservoir- und Geothermie-Simulation sowie bei der Bewertung von Hangstabilität, Subsidenzen und Erdbewegungen.

Geomechanik trägt so zur sicheren, wirtschaftlichen Nutzung des Untergrunds bei, indem sie Geologie, Wasserführung und Lasten kohärent beschreibt und Vorhersagen über das Verhalten von Böden und Gesteinen ermöglicht.