Quasi-statischer Ansatz der seismischen Anregung von Böschungen mit nicht-linearer Wellenausbreitung

Für vereinfachte Stabilitätsbetrachtungen von Böschungen bei Erdbebenbelastungen werden pseudo-statische Verfahren benutzt. In diesem Beitrag wird eine Methode vorgestellt, wie man mit einfachen Mitteln der nicht-linearen Wellenausbreitung einen auf physikalischer Grundlage ermittelten pseudo-statischen Koeffizienten zur Standsicherheitsbetrachtung von Böschungen herleiten kann. Für einige Erdbauwerke oder Böschungen führen die erhöhten Anforderungen durch die Berücksichtigung einer seismischen Belastung für 2500-jährige Wiederkehrperioden und die Verwendung von vereinfachten pseudo-statischen Verfahren zu Sicherheitsfaktoren kleiner eins. Anhand eines Beispiels einer Restseeböschung wurde das Verfahren zur Ermittlung eines pseudo-statischen Koeffizienten erläutert und mit der Berechnung der permanenten Verformungen gezeigt, dass auch Gleichgewichtszustände für den Sicherheitsfaktor kleiner eins existieren und die Bemessung in solchen Fällen sich eher auf die Zulässigkeit dieser Verformungen im Hinblick auf die Nutzungsbeeinträchtigung und Vulnerabilität (Sekundärgefährdung) des Hinterlandes konzentrieren sollte.

Quasi-static approach for stability analysis of slopes under seismic excitation using non-linear wave propagation
For the simplified stability analysis of slopes under seismic loading pseudo-static methods are used in some cases. In the limit equilibrium analysis the inertial force is considered to be static by the use of seismic coefficients, which relate the horizontal mass acceleration to the earth acceleration. In this paper such coefficients are derived on the physical basis of non-linear wave propagation within the slope. Recent design requirements of earth structures or slopes for seismic events within recurrence period of 2500 years lead for some projects by the employment of the simplified pseudo-static methods to overall factors of safety less than one. For the example of a slope within a brown coal open cut mining and filling area the derivation of the seismic coefficient is demonstrated and with FEM calculations for the non-linear dynamic case it is shown that states of equilibrium exist below the global factor of safety equal one. The design therefore has to take into account in such cases the acceptance criteria for deformations based on the serviceability and vulnerability of the nearby infrastructure affected by the permanent deformations of the slope.