Masterarbeit (abgeschlossen)

Kübra Yahsi

Klassifizierung von in Auffüllungen abgelagerten Böden anhand von Bohrkernen

Die Nutzung des Windkraft-Potenzials durch Windenergieanlagen (WEA) trägt dazu bei, saubere und nachhaltigere Energiequellen für die Zukunft zu schaffen. Um die steigende Nachfrage nach erneuerbarer Energie zu decken, wird die Windenergie am Land stärker ausgebaut. Die Planung, Genehmigung und Errichtung von Windparks dauert oft mehrere Jahre. Eine der entscheidenden Anforderungen ist der ausreichende Windgeschwindigkeit am Standort. Im Weiteren müssen Planungsgrundlagen zum Bodengutachten wie, Sicherheit gegen Kippen, Gleiten, Setzen und Grundbruch vorgenommen werden. Für die Einrichtung von WEA ist eine ausreichende Entfernung zu vorhandenen Wohnbebauungen, und eine ausreichende Fläche für Schallemission, Schattenentwurf und Sichtbarkeit erforderlich. Daher eignen sich ehemalige Tagebaue besonders für die Einrichtung von WEA.
Im Zuge des Tagebaubetriebs werden die, die Braunkohle überlagernden, natürlich gewachsenen Bodenschichten abgetragen und auf der Verkippungsseite des Tagebaus verkippt. Aufgrund der Löseprozess werden die Bodenschichten vermischt. Dabei entsteht Mischböden, die nach Kornfraktion und Konsistenz sortiert werden. Durch den Transport der Boden auf den Bandanlagen, kommt es nochmal zur Auflockerung und Zerstörung der natürlichen Struktur. Bei den überwiegend feinkörnigen, bindigen Mischböden stellt sich eine weiche bis breiige Konsistenz ein. Diese Böden werden dann in sogenannten Regelprofilen verkippt. Durch diese Bodenstruktur der Regelböschung entsteht ein inhomogener, wechselhafter Baugrund. Die verkippten Böden führen zu einem stark inhomogenem Untergrund, was bei der Gründung einer WAE auf diesen Böden zu unzulässigen Setzungsdifferenz und einer daraus resultierenden Schiefstellung der Gründung führen kann. Schiefstellungen über 3 mm/m Fundament bzw. eine Rotation von mehr als 0,5° können zum Verlust der Gebrauchstauglichkeit führen. Bisher ist es üblich zunächst eine Liegezeit von 10 bis 15 Jahren einzuhalten bevor die verkippten Flächen bebaut werden, um schadensrelevante Setzungsdifferenz zu vermeiden.
Im Rahmen des Forschungsprojektes GrünWinT (Gründungen von Windenergieanlage auf jungen Tagebaukippen) werden anhand eines großmaßstäblichen Feldversuchs die, aus den statischen Lasten einer WEA resultierenden, Setzung auf jungen Tagebaukippen untersucht. Hierfür wurden vor der Einrichtung einer trapezförmigen Aufschüttung, die die statische Last aus einer WEA abbilden soll, umfangreiche Baugrunderkundungen am Versuchsstandort ausgeführt. Im Rahmen der Hauptuntersuchung wurden insgesamt 9 Kernbohrungen, 20 CPTu und 4 SCPT ausgeführt.
Im Rahmen dieser Masterarbeit wird Bohrkernansprache sowie Indexversuche zur Benennung und Klassifizierung der Bodenarten zur Ermittlung des Schichtaufbaus durchgeführt. Durch die Untersuchung der Schichtungen können Erkenntnisse gewonnen werden, die das Verständnis für mögliche Setzung und Schiefstellung von WEA auf den Tagebauböden vertiefen. Im Anschluss werden die im Labor erzielten Ergebnisse den Ergebnissen vorherigen Probeentnahmekampagnen aus dem Rheinischen Tagebaurevier gegenübergestellt. Die aus den Bohrungen direkt bestimmten und aus Drucksondierungen mittels Korrelation abgeleiteten Lithografien sollen visualisiert und verglichen werden.