Viele Injektionsmaßnahmen werden im Wesentlichen unter Nutzung langjähriger empirischer Erfahrungen geplant und ausgeführt. Diese empirischen Ansätze haben überwiegend keinen vertieften theoretischen Hintergrund und liefern daher auch keine reproduzierbaren Algorithmen, die dann wiederum für eine zuverlässige Prognose im Rahmen der Planung und Entwicklung von Injektionsmaßnahmen und -verfahren dienen könnten. An dieser Stelle setzt die vorliegende Forschungsarbeit an. Die Injektionsreichweite mit drei Injektionsmaterialien (zwei Acrylatgelen und einem Polyurethanharz) wurde durch eindimensionale Injektionsversuche unter Berücksichtigung der Bodenart (von Kies über Sand zu Schluff), der Bodensättigung und des Injektionsdruckes untersucht. Die zeitliche und temperaturabhängige Entwicklung der Viskosität sowie der Speicher- und Verlustmodule wurde mit einem Rheometer gemessen. Die Gelierungszeit, die sogenannte kritische Zeit (Beginn der Reaktion der Injektionskomponenten) und die Sol-/Gel-Übergangszeit wurden ebenfalls festgestellt. Die experimentellen Daten dienen wiederum als Referenz für die numerische Modellierung sowie zur Verbesserung der Parameter der verwendeten Stoffgesetze. Um numerische Strömungssimulationen (engl. Computational Fluid Dynamics, kurz CFD) durchführen zu können, wurde ein einphasiges Strömungsberechnungsverfahren für die Ermittlung der Injektionsreichweite entwickelt. Das entwickelte Verfahren wurde für die verschiedenen Ausbreitungsformen der Injektionsmaterialien, vereinfacht z. B. zylinder- und kugelförmig, erweitert. Die mechanischen Materialkennwerte der Injektionskörper wurden ermittelt. Hierbei war eine sicherheitsrelevante Änderung des Materialverhaltens in Bezug auf die Scherfestigkeit nach der Injektion festzustellen. Befindet sich der Injektionspunkt in einem bereits hergestellten und ausreagierten Injektionskörper bzw. in einem festen Körper, steigt der Injektionsdruck im Injektionsaustrittspunkt an und dadurch verbreiten sich mehrere Risse und Mikrorisse im Injektionskörper, bis das Injektionsmaterial für sich einen Fließweg nach außen bildet. Der Injektionsvorgang ist in diesem Fall ein thermo-hydro-mechanischer Prozess (THM). Um eine THM-Simulation durchführen zu können, wurden die Programme „iTough2“ und „FLAC3D“ gekoppelt und gekoppelte thermisch-hydrologisch-mechanische mehrphasige Strömungssimulationen (CFD-THM) wurden unter Berücksichtigung der Materialeigenschaften durchgeführt. Mittels experimenteller und theoretischer Untersuchungen wurde eine physikalisch abgesicherte Prognose des Ausbreitungsverhaltens des Injektionsguts erarbeitet. Hierauf aufbauend wurde ein Bemessungsalgorithmus einschließlich eines Sicherheitskonzeptes auf der Grundlage des EC 7-1 vorgestellt. Durch eine sichere Bemessung von Injektionsmaßnahmen wird der erforderliche Materialverbrauch optimiert. Dies ist die Voraussetzung für eine Optimierung in ökonomischer und ökologischer Hinsicht.    «

Viele Injektionsmaßnahmen werden im Wesentlichen unter Nutzung langjähriger empirischer Erfahrungen geplant und ausgeführt. Diese empirischen Ansätze haben überwiegend keinen vertieften theoretischen Hintergrund und liefern daher auch keine reproduzierbaren Algorithmen, die dann wiederum für eine zuverlässige Prognose im Rahmen der Planung und Entwicklung von Injektionsmaßnahmen und -verfahren dienen könnten. An dieser Stelle setzt die vorliegende Forschungsarbeit an. Die Injektionsreichweite mi...    »