Modellierung und numerische Analyse der Wellenausbreitung in teilgesättigten Böden

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Unter Zuhilfenahme von Forschungsergebnissen anderer Wissenschaftler auf dem Gebiet ungesättigter Böden soll ein thermodynamisches hyperbolisches Modell entwickelt werden, mit dem sich Wellenausbreitungsvorgänge in teilgesättigten Böden unter isothermen oder adiabaten Bedingungen beschreiben lassen. Das Modell soll aus den drei kompressiblen Komponenten deformierbarer Feststoff, Flüssigkeit und Gas bestehen. Bei der Modellierung muss geprüft werden, wie in den Massenaustauschtermen und partiellen Spannungen der Einfluss der Sättigung, von Oberflächenspannungen (u.a. kapillare Effekte) und des Blasenwachstums berücksichtigt werden muss. Mit diesem Modell werden die Charakteristika der Wellenausbreitung in ungesättigten Böden (Wellenanzahl, Abhängigkeit der Geschwindigkeit und der Dämpfung von der Sättigung) untersucht und mit den umfangreichen vorhandenen Ergebnissen für gesättigte Böden verglichen. Dabei wird hauptsächlich der praktisch relevante niedrige Frequenzbereich untersucht. Die Ergebnisse der Wellenausbreitungsanalyse werden mit denen aus Experimenten verglichen. Diese werden im Fachgebiet Grundbau und Bodenmechanik der Technischen Universität Berlin durchgeführt. Ziel ist es, mit dem zu entwickelnden Modell Prognosen über die bodenmechanischen Kennwerte ungesättigter Böden zu liefern.