Zur Modellwahl bei geotechnischen Randwertproblemen – Beispiele und kritische Anmerkungen

Numerische Methoden werden in der Forschung und in der Praxis zur Modellierung von Randwertproblemen vielfach eingesetzt. Sie ermöglichen im Zusammenspiel mit Beobachtungen und Messungen ein besseres Verständnis der mechanischen Prozesse auf der Mikro‐ und Makroskala. Auf der Mikroskala sind es insbesondere die Interaktionen von Partikeln, Porenwasser und Gas, die von besonderem Interesse sind. Durch Nutzung der Computertomografie gelingt es hierbei, eine neue Welt für die Bodenmechanik aufzuschließen. Numerische Modelle für diese Skala sind teils noch in der Entwicklung. Beides zusammen ermöglicht es, die Prozesse besser zu verstehen. Auf der Makroskala sind insbesondere dynamische und zeitabhängige Struktur‐Boden‐Probleme herausfordernd. Es treten bei der Einbringung der Strukturen meist große Bodenverformungen und damit verbundene Zustandsänderungen im Boden auf, die besondere numerische Verfahren erforderlich machen. Zyklische Belastungen führen zur Akkumulation von Verformungen, die die Gebrauchstauglichkeit der Struktur mit der Zeit einschränken. Anhand von Beispielen soll dies gezeigt und einige kritische Anmerkungen formuliert werden.

Numerical methods are widely employed in both research and practice to model boundary value problems. In conjunction with observations and measurements, they facilitate a deeper understanding of mechanical processes at the micro and macro scales. At the microscale, the interactions between particles, pore water, and gas are of particular interest. Here, the application of computed tomography is unlocking a new realm for soil mechanics. While numerical models for this scale are, to some extent, still under development, the combination of imaging and modelling enables an enhanced understanding of these fundamental processes. At the macro‐scale, dynamic and time‐dependent soil‐structure interaction problems present particular challenges. The installation of structures typically induces large soil deformations and associated changes in the soil state, necessitating the use of specialized numerical techniques. Furthermore, cyclic loading leads to the accumulation of deformations, which limits the serviceability of the structure over time. These phenomena will be demonstrated through examples, followed by the formulation of critical remarks.