Phänomene, Kinematik und Strategien zur Risikobewertung einer inneren Bodenerosion

Bei dem Beitrag handelt es sich um die erweiterte Fassung der gleichnamigen Keynote Lecture auf der 4. Bodenmechanik Tagung im Rahmen der Fachsektionstage Geotechnik, die auf Anregung der Fachsektionsleitung auch in der Zeitschrift veröffentlicht werden soll. Bei den Phänomenen der inneren Erosion in durchströmtem Boden und in Erdbauwerken geht es um das Lösen, den Transport und die Ablagerung bevorzugter Fraktionen mit der Folge einer Änderung der Bodeneigenschaften. Die Phänomene der inneren Erosion werden als Kontakterosion, Suffosion, Kolmation und rückschreitende Erosion charakterisiert. Die Kinematik dieser physikalischen Prozesse ergibt sich mit der Energie einer Sickerströmung aus der Bewegung des Einzelkorns im Porenraum, den möglichen Freiheitsgraden beim Transport. Der Artikel gibt einen Überblick über die Art und Bedingungen der verschiedenen Phänomene sowie über deren spezifische Kinematik innerhalb der Bodenstruktur. Die relevanten international verwendeten Nachweismethoden und Kriterien werden aufgeführt und in ihrer Aussagekraft bewertet. Die kennzeichnenden Einflussparameter werden aufgezeigt. Für die einzelnen Phänomene der inneren Erosion werden Strategien zur Bewertung und Beherrschung des Erosionsrisikos diskutiert.

Internal soil erosion due to seeping water in natural sediments as well as in earthworks can lead to a significant change in soil properties and could even destroy the structural integrity. The physical process of erosion always is induced by loosening, migration, and deposition of predominant fine particles within the soil structure. Depending on the kinematics, the phenomena are divided into contact erosion, suffusion, colmation and backward erosion piping. The kinematics is controlled by the energy of a seepage on the one hand, on the other by the degrees of freedom and the boundary conditions of an individual grain movement within the pore space. This article provides an overview of the characteristic, specifics, and conditions of the different phenomena considering their kinematics within the soil structure. Internationally used approaches and methods of assessment are listed, their significance and their limitations will be evaluated. The impact parameters that control the different processes are shown. Strategies for assessing and controlling the risk of structural damage are discussed for the different phenomena of internal soil erosion.