Aspects concerning the shear strength of rockfill material in rockfill dam engineering

The stress-dependent shear strength behaviour of rockfill is frequently estimated by simple shear strength parameter. A linear shear relation between vertical and shear stresses is almost always applied. However, the actual shear strength behaviour of rockfill differs from this theoretical line. A curve is formed which indicates that strong shear strength at low stresses gradually decreases with increasing stress.
The shear strength behaviour is influenced by many aspects, such as grain size distribution, compressive strength of the original rock, saturation, stress conditions, grain shape, etc. Reliable large-scale shear tests are not usually available and a realistic non-linear shear strength function has to be estimated using analytical approaches. Only rarely are case studies available for rockfill dams under dynamic loads induced by earthquakes. However, it is assumed that typical rockfill materials will resist dynamic loads.
Das spannungsabhängende Scherfestigkeitsverhalten von Steinschüttmaterialien wird in der Praxis häufig anhand einfacher Scherfestigkeitsparameter abgeschätzt. Hierbei wird fast immer eine lineare Beziehung zwischen Vertikal- und Scherspannung verwendet. Das tatsächliche Scherfestigkeitsverhalten von Steinschüttungen weicht aber von dieser theoretischen Gerade ab. Es bildet sich eine gekrümmte Linie aus, was besagt, dass hohe Scherfestigkeiten bei geringen Spannungen graduell mit wachsenden Spannungen abnehmen.
Das Scherfestigkeitsverhalten wird hierbei von sehr vielen Aspekten, wie z. B. Kornverteilung, Druckfestigkeit des Ausgangsgesteins, Sättigung, Spannungszustand, Kornform, etc. beeinflusst. In der Praxis mangelt es nicht selten an verlässlichen Ergebnissen von Großscherversuchen und man muss mit analytischen Ansätzen eine realistische nicht-lineare Scherfestigkeitsfunktion abschätzen. Für dynamische Belastungen von Steinschüttdämmen infolge von Erdbeben gibt es nur wenige Referenzfälle, jedoch ist aus Erfahrung davon auszugehen, dass typische Steinschüttmaterialien sich gegen dynamische Lasten als widerstandsfähig erweisen.