Der Selbstfiltrationsindex als Suffosionskriterium für nichtbindige Erdstoffe

Suffosionsempfindliche Böden sind durch eine Struktur aus einem tragenden Skelett der groben Kornfraktion und aus einer darin eingelagerten Feinfraktion gekennzeichnet. Bei der Durchströmung solcher Böden können Teile der Feinfraktion erodieren und ausgetragen werden, wenn das Skelett nicht in der Lage ist, die mobilen Körner an den Engstellen des Porenraums zurückzuhalten. Der Beitrag gibt einen kurzen Überblick über die gängigen Kriterien und beschreibt eine einfache Methode, mit der das Suffosionspotenzial eines nichtbindigen Bodens anhand der Steigung der Korngrößenverteilung im unteren Bereich bewertet wird. Suffosion wird als Filtration im dreidimensionalen Porensystem betrachtet. Der Nachweis der Stabilität wird damit auf die Filtration an einer Grenzschicht zurückgeführt. Der Selbstfiltrationsindex IFS drückt das Abstandsverhältnis der aufgetrennten Korngrößenverteilung des zu beurteilenden Bodens aus. Die innere Stabilität lässt sich anhand dieser Kenngröße quantifizieren. Die potenziell erodierbare Masse kann durch die Identifikation des relevanten Trenndurchmessers abgeschätzt werden.

The Self-Filtration-Index as an internal stability criterion for granular soils.
Soils susceptible to internal erosion are characterized by a structure consisting out of a load bearing skeleton formed by the coarser particles and embedded fine-grained material. Due to seepage through such soils, fine particles can be eroded if the skeleton is unable to catch these moving grains at the constrictions of the pore network. This process of washing out fine particles is called suffusion. If suffusion cannot occur due to geometrical considerations, soils are called internally stable. The article describes a simple method to assess the internal stability of non-cohesive soils based on the slope of the lower part of its grain size distribution. Suffusion is considered as spatial filtration, were the skeleton acts as filter to catch the embedded mobile particles. A Self-Filtration-Index ISF is introduced which expresses the geometric ratio of the separated grain-size-distribution into the skeleton and the mobile fines. Internal stability of a representative grain-size-distribution and the potential of suffusion can be quantified by ISF. The amount of eroded mass can be estimated.