DE69838697T2

DE69838697T2 - Geosynthetische Verstärkungsschicht für setzungsgefährdetes Erdreich

Info

Publication number: DE69838697T2
Application number: DE69838697T
Authority: DE
Inventors: Philippe Delmas; Alain Nancey; Jean-Paul Ducol
Original assignee: MDB Texinov SA; TenCate Geosynthetics France
Current assignee: MDB Texinov SA; Solmax France SAS
Priority date: 1997-08-13
Filing date: 1998-08-07
Publication date: 2008-10-30
Anticipated expiration: 2018-08-08
Also published as: DK0897035T3; MY129898A; SG71141A1; ES2297876T3; FR2767344A1; DE69838697D1; DE29825236U1; ATE378475T1; EP0897035B1; EP0897035A1; FR2767344B1; SI0897035T1; PT897035E; CY1107155T1

Description

Die Erfindung betrifft ein Geosynthetikum zur Verstärkung von Erdbauwerken.
Geosynthetika und insbesondere Geotextilien werden immer häufiger als Bewehrungen beim Bau von Erdbauwerken, für Fahrbahnen oder Eisenbahngleise verwendet.
Einige geotechnische Schwierigkeiten können relativ gut identifiziert werden und in geeigneter Weise und endgültig bearbeitet bzw. behandelt werden. Andere geotechnische Schwierigkeiten sind schwieriger einzugrenzen und bringen den Ingenieur manchmal dazu, Risikomanagement zu betreiben.
Dies ist vor allem dann der Fall, wenn das Gelände unterirdische Hohlräume natürlichen Ursprungs (Karstphänomen) oder anthropogenen Ursprungs (Untergrabungen, Mergelgruben etc.) aufweist, die nicht registriert und schwer einzugrenzen sind. Der Bau eines Erdbauwerks auf dieser Art von Gelände ist manchmal unvermeidbar und birgt folglich ein geotechnisches Risiko, das mit der zufallsbedingten Bildung von Geländeabsackungen oder -einbrächen (Bruchfeldern) im Infrastrukturgelände verbunden ist und das mit dem für das Bauwerk erforderlichen Servicelevel nicht vereinbar ist.
Die technische Lösung geht über ein Verstärkungsgeotextil vom Typ „Fallschirm", das vorbeugend verwendet wird. Die Eigenschaften dieses Geotextils sind von seiner Oberflächen- oder Tiefenposition, von dem Umfang der zu bearbeitenden Bruchfelder sowie von der maximal zulässigen permanenten und dynamischen Versetzung oder Abweichung an der Oberfläche in Abhängigkeit der Zeit des Eingriffs für die Reparatur des Bauwerks abhängig. Es muss der Lebensdauer der Verstärkung nach Auftreten des Bruchfeldes in Abhängigkeit des Verkehrs auf der Fahrbahn über dem Bauwerk Rechnung getragen werden.
Bei der Definition des Zugmoduls des zu wählenden Geotextils fließen unterschiedliche Parameter ein.
Das Ziel der Erfindung ist es, ein Geosynthetikum vorzuschlagen, das einen normalen Betrieb während der Verwendungszeit des Bauwerks ermöglicht und das im Falle eines Einsturzes oder Absackens des Geländes eine Sicherheitslösung vom Typ Fallschirm liefert.
Die Erfindung betrifft folglich ein Geosynthetikum, das wenigstens eine Lage aus parallelen Verstärkungsfäden umfaßt.
Dieses Geosynthetikum ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfäden in eine erste Gruppe aus Fäden, die mit einer Faser gebildet sind, welche einen hohen Zugmodul und einen Bruchdehnungswert nahe 5% aufweist, sowie in eine zweite Gruppe von Fäden, die mit einer Faser gebildet sind, welche einen niedrigeren Zugmodul als die Faser der ersten Fadengruppe und einen Bruchdehnungswert von wenigstens gleich 12% aufweist, aufgeteilt sind.
Vorteilhafterweise besteht die Faser der Fäden der ersten Gruppe aus PVA (Polyvinylacetat), das eine Bruchdehnung in der Größenordnung von 5% aufweist. Es sei angemerkt, daß andere Fasern, wie Glas oder Aramid verwendet werden können, die einen maximalen Bruchdehnungswert von 2 oder 2,5% haben, was für Bruchfeldbereiche zu niedrig ist.
Die Fasern der Fäden der zweiten Gruppe bestehen vorzugsweise aus Polyester oder Polypropylen.
Liegt im Erdboden keine schwerwiegende Störung vor, sind alle Fäden der zwei Gruppen an der Aufnahme der Belastungen bis zum Verformungswert von 5% aktiv beteiligt.
Ab diesem Wert, der einem Beginn einer schwerwiegenden Störung entspricht, beginnen die Fäden der ersten Gruppe zu brechen, und die Aufnahme der Kräfte erfolgt zudem einzig und allein über die Fäden der zweiten Gruppe, was durch eine stärkere Verformung des Geosynthetikums vom Typ Fallschirm zum Ausdruck kommt, jedoch können die Fäden der zweiten Gruppe, die einen Bruchverformungswert von über 12% aufweisen, das Bauwerk trotz der starken Störung im Boden stützen.
In der Praxis kann das erfindungsgemäße Geosynthetikum vorteilhafterweise beim Bau des Bauwerks einem zweiten Geosynthetikum zugeordnet werden, das mit Fäden ausgestattet ist, die bei vorbestimmten Dehnungswerten, beispielsweise von 4 und 8% brechen können und die mit Alarmvorrichtungen verbunden sind, wobei dieses zweite Geosynthetikum auf dem Boden angeordnet ist und von dem erfindungsgemäßen Geosynthetikum durch eine Erdschicht getrennt ist, die unter ihrem Eigengewicht eine Verformung des zweiten Geosynthetikums von beispielsweise 5% bewirkt, was zum Einsetzen von einer der Alarmvorrichtungen führt.
Weitere Vorteile sowie Merkmale der Erfindung werden beim Lesen der nachfolgenden, als Beispiel gegebenen Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnungen hervorgehen, in diesen zeigen:
1 die Kennlinie der Dehnung des erfindungsgemäßen Geosynthetikums in Abhängigkeit der auf dieses pro Längeneinheit ausgeübten Seitenkräfte;
2 ein Beispiel der Struktur des erfindungsgemäßen Geosynthetikums;
3 einen Querschnitt des Geosynthetikums der 2 entlang der Linie III–III;
4 ein Verwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Geosynthetikums in einem Bauwerk oberhalb eines Bereichs, der einstürzen kann;
5 einen Querschnitt des Bauwerks der 4 oberhalb eines eingestürzten Bereichs.
In 1 ist die Kennlinie (C) der Dehnung des erfindungsgemäßen Geosynthetikums in Abhängigkeit der auf dieses Geosynthetikum in Längs- oder Querrichtung der Verstärkungsfäden dieses Geosynthetikums ausgeübten Kräfte gezeigt. Diese Kurve (C) ist hinsichtlich der Zugfestigkeit unterrichtend zu verstehen. Diese kann vorteilhafterweise in Abhängigkeit der Bedürfnisse des Geländes eingestellt werden.
Wenn die Dehnung unter 5% liegt, weist die Kurve (C) eine starke Steigung auf. Bis zu einer Dehnung von 5% werden die Kräfte durch die den hohen Zugmodul und einen Bruchdehnungswert von 5% aufweisenden Verstärkungsfäden, die vorzugsweise aus PVA (Polyvinylacetat) bestehen, sowie durch die anderen Verstärkungsfäden, die einen deutlich niedrigeren Zugmodul und einen Bruchdehnungswert von über 12% und vorzugsweise gleich 18% aufweisen, aufgenommen, wobei diese anderen Fäden beispielsweise aus Polyester oder aus Polypropylen bestehen.
Wenn die Dehnung 5% übersteigt, brechen die PVA-Fäden, und die Last wird dann durch die Polyesterfäden aufgenommen.
Wenn die Dehnung 5,5% erreicht, sind alle PVA-Fäden gebrochen, und die Kräfte werden einzig und allein durch die Polyesterfäden aufgenommen.
Der Abschnitt OA der Kurve C entspricht einer normalen Funktionsweise des Geosynthetikums in einem Bauwerk. Der Abschnitt AB entspricht einer Alarmsituation, und der Abschnitt BD entspricht der Verwendung des Geosynthetikums im Fallschirmmodus beispielsweise im Falle eines Einsturzes des Geländes unter einem mit dem erfindungsgemäßen Geosynthetikum ausgestatteten Bauwerk.
Die 2 und 3 zeigen ein in der Trikotgewebe-Technologie hergestelltes Geosynthetikum 10, unter Einbezug von Vlies, das in seiner Querrichtung eine Vielzahl von parallelen Fäden oder Seilen 11, 12 aufweist, die in eine erste Gruppe aus Fäden 11, welche aus PVA-Fasern bestehen, und in eine zweite Gruppe aus Fäden 12, die aus Polyester- oder Polypropylenfasern bestehen, aufgeteilt sind.
Die Fäden 11 und 12 werden im Laufe der Herstellung des Geosynthetikums 10 mit einer vollkommen geradlinigen Anordnung integriert, die keinerlei Welligkeit oder Scherwirkung wie bei anderen Textilflächen erzeugt.
In den 2 und 3 sind die Fäden 11 aus PVA und die Fäden 12 aus Polyester oder Polypropylen abwechselnd angeordnet. Es ist offensichtlich, daß die Dichte der zwei Fadenarten unterschiedlich sein kann und in Abhängigkeit der Verwendung des Geosynthetikums 10 berechnet werden kann.
Die 4 und 5 zeigen eine vorteilhafte Verwendung des Geosynthetikums 10 in einem Bauwerk 20, das auf einem Boden 21 angeordnet ist, der Innenhohlräume 22 aufweist, die durch Gewölbe 24 von der Oberfläche 23 des Bodens 21 getrennt sind. Oberhalb der Oberfläche 23 wird ein erstes Geosynthetikum 25 angeordnet, das Fäden umfaßt, die geeignet sind, dann zu brechen, wenn der Dehnungskoeffizient des ersten Geosynthetikums 25 beispielsweise 4% beträgt, um eine erste Alarmstufe zu signalisieren, sowie Fäden, die geeignet sind, dann zu brechen, wenn der Dehnungskoeffizient des ersten Geosynthetikums beispielsweise 8% beträgt, um eine zweite Alarmstufe zu liefern.
Zwischen dem erfindungsgemäßen Geosynthetikum 10 und dem vorstehend beschriebenen ersten Geosynthetikum 25 wird eine Bodenschicht H angeordnet, die derart berechnet wird, daß das erste Geosynthetikum 25 unter dem Gewicht dieser Schicht H eine Verformung größer 4% erfährt.
Wenn es unter dem ersten Geosynthetikum 25 zu einem Einsturz kommt, führt das Gewicht der Schicht H zum Bruch der Fäden mit geringem Bruchdehnungskoeffizient sowie zur Bereitstellung einer ersten Alarmstufe.
Unter dieser Bedingung trägt das erfindungsgemäße Geosynthetikum 10 alleine das Gewicht des Bauwerks 20. Jenseits einer bestimmten Verformung des Geosynthetikums 10 (5 bis 6%), wird dieses zusätzliche Kräfte auf das erste Geosynthetikum 25 übertragen, die zum Bruch der Fäden mit hohem Bruchdehnungskoeffizienten des ersten Geosynthetikums 25 sowie zur Bereitstellung der zweiten Alarmstufe führen können. Diese zweite Alarmstufe wird bei einer Verformung des Geosynthetikums 10 in der Größenordnung von 6 oder 7% erreicht, die deutlich unter dem Bruchverformungsgrad der Polyesterfäden des Geosynthetikums 10 liegt.
ÜBERSETZUNG DES TEXTES IN DEN ZEICHNUNGEN
Fig. 1

Bi module PVA-PP Bi-Modul PVA-PP

Force KN/m Kraft KN/m

Allongement % Dehnung %

Claims

Geosynthetikum vom Typ umfassend wenigstens eine Lage aus parallelen Verstärkungsfäden, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Verstärkungsfäden in eine erste Gruppe aus Fäden, die mit einer Faser gebildet sind, welche einen hohen Zugmodul und einen Bruchdehnungswert nahe 5% aufweist, sowie in eine zweite Gruppe von Fäden, die mit einer Faser gebildet sind, welche einen niedrigeren Zugmodul als die Faser der ersten Fadengruppe und einen Bruchdehnungswert von wenigstens gleich 12% aufweist, aufgeteilt sind.
Geosynthetikum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faser der Fäden der ersten Gruppe aus Polyvinylacetat besteht.
Geosynthetikum nach irgendeinem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Faser der Fäden der zweiten Gruppe aus Polyester oder aus Polypropylen besteht.
Geosynthetikum nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Trikotgewebe unter Einbezug von Vlies gebildet ist.