Montag, 12. Januar 2009

Kurzer Überblick über die Grundlagen der Geotechnik I - Entstehung von Böden (15.10.2008)

(15.10.2008 / Vorlesung 1)

Kurzer Überblick über die Entstehung von Gesteinen und Böden

Folie 1:

Entstehung der verschiedenen Gesteinsarten
(Wittke 1984)

Magmatische Gesteine
Metamorphe Gesteine
Sedimentgesteine
Folie 2 u. 3:

Schematisierte stratigraphische Tafel
vom Quartär bis zur Kreide von Europa

(Kuntsche, Geotechnik)

System (Periode, Formation)
Beginnend vor Jahren (bis jetzt)
  • 10.000
  • 2,5 Mio.
Allgemeine Kennzeichnung + Gesteinsbildung
  • Heutige Verhältnisse mit großer Festlandausdehnug
  • Meeres- und Flusssande (1 / 2 / 3)
  • Dünensand (1 / 2 / 3)
  • Schlick (1 / 2 / 3)
  • Torf (1 / 2 / 3)
  • Ausgedehnte Vereisung auf der Nordhalbkugel
  • Flüsse lagern mächtige Sand- und Schotterablagerungen ab
  • Kiese (1 / 2 / 3)
  • Sande (1 / 2 / 3)
  • Tone (1 / 2 / 3)
  • Geschiebegemergel (1 / 2 / 3)
  • Löss (1 / 2 / 3)

System (Periode, Formation)
Beginnend vor Jahren
  • 66 Mio.
Allgemeine Kennzeichnung + Gesteinsbildung
  • Meeresrückzug auf den heutigen Stand (Klimaverschlechterung?)
  • Mehrere größere Meeresvorstöße und Versumpfen (Braunkohle)
  • ausgeglichenes mildes Klima
  • Mächtige Sand- und Tonablagerungen,
  • eingekieselte Sande (Quarzite)
  • Erdöl

System (Periode, Formation)
Beginnend vor Jahren
  • 141 Mio.
Allgemeine Kennzeichnung + Gesteinsbildung
  • sehr starker Meeresrückzug
  • Größte bekannte Meeresausdehnung
  • Allmähliches Vordringen der Meere
  • Mergel
  • Tone
  • Sandsteine
  • Konglomerate


System (Periode, Formation)
Beginnend vor Jahren
  • 211 Mio.
Allgemeine Kennzeichnung mit Gesteinsbildung
  • Starker Meeresrückzug,
  • sehr ausgedehnte Meeresüberflutungen
  • Helle Kalke
  • Dolomite
  • Ausdehnung der Meere
  • Braune Sandsteine
  • Kalke
  • Tone
  • Geringe Meeresüberflutungen
  • Dunkle Tone
  • Mergel

    System (Periode, Formation)
Beginnend vor Jahren
  • 251 Mio.
Allgemeine Kennzeichnung + Gesteinsbildung
  • Große Festlandausdehnung
  • Begrenzte Meeresüberflutung
  • Kalksteine
  • Gips
  • Anydrit
  • Große Festlandausdehnung
  • trocken warmes Klima
  • Rote und weiße Sandsteine
  • Konglomerate
Folie 4:

Kreislauf: Verwitterung - Gesteinsbildung

Tiefengestein / Vulkanismus (Magma) geht in zwei Kreisläufe ein :

=> Magma wandelt sich um in

=> Festes Gestein
  • Magma-,
  • Sediment-,
  • metamorphes Gestein

=> das Klima bearbeitet das Gestein durch

  • Wasser,
  • Sonne,
  • Wind

=> weitere Zersetzung, Verkleinerung und Abschmiergeln durch Verwitterung

  • chemisch
  • physikalisch
  • biologisch

=> Transportvorgänge wie

  • Wasser
  • Wind
  • Schwerkraft

=> führen zur Sedimentation

ab hier

  • Schließen des Kreislaufs durch Diagenese (Sedimentgestein)
  • Temperatur <300°c
  • geringer Lithosstatischer Druck
  • => Festes Gestein

oder

  • Metamorphose
  • hoher lithostatischer Druck
  • Temperatur > 300°C

Folie 5

Transport- und Ablagerungsvorgänge von Böden

a) Äolischer Transport

  • Wind => Lösablagerung bis zur Grenze von gewachsenem Untergund

b) Flusstransport

durch abnehmende Strömungsgeschwindigkeiten entstehen in absteigender Korngröße:

  • Geröll
  • Kies und Sand
  • Sand
  • Schluff, Ton
  • See

Seeablagerung

  • Fluss => grobe Ablagerung im Flussbereich => Seeton

Gletschertransport

  • Gletscher
  • Grundmöräne
  • Endmoräne

Folie 6

Schematische Darstellung von lockerster und dichtester Lagerung bei nichtbindigen Böden

  • Struktur von Tonplättchen

Ablagerungsvorgänge von Böden

  • Parallelstruktur
  • Wabenstruktur
  • Klumpenstruktur

Folie 7

Bodenkunde
Bodenmechanik

  • Humus
  • GW-Spiegel
  • Lockergestein = Boden

Felsenmechanik

  • verwitterter Fels
  • Fels

Begriffe:

  • Trennflächen
  • Gesteinsfestigkeit
  • Kluftströmungen
  • Gebirgsfestigkeit

Abgrenzung Bodenmechanik/Felsmechanik

Bodenmechanik:

  • => Haufwerk aus körnigen Sedimenten
  • => Betrachtung als Kontinuum
  • => allerdings: nichtlinear, inhomogen, anisotrop

Felsmechanik:

  • => Verhalten der Klüfte und Trennflächen bestimmt
  • => Maßgebend ist die Gebirgsfestigkeit
  • => nicht die Gesteinsfestigkeit

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