Anwendungen einer Näherungslösung für die Grundwasserströmung bei Restwasserhaltung

Bei der Erstellung von Baugruben im Grundwasser ist es sinnvoll, die Verbauwände in eine schwächer durchlässige Bodenschicht einzubinden und eine Restwasserhaltung zu betreiben. Da bei einer solchen Konstruktion die Verbauwände unterströmt werden, entsteht ein Strömungsfeld, das für verschiedene Berechnungen und Standsicherheitsnachweise ermittelt werden muss. So müssen zum Beispiel hydraulische Gradienten, Filtergeschwindigkeiten sowie Potenziale und Porenwasserdrücke bestimmt werden. Diese werden zur Ermittlung der Wandbelastung aus Erd- und Wasserdruck, bei den Nachweisen gegen hydraulischen Grundbruch, gegen innere Erosion und gegen Versagen des Erdwiderlagers sowie zur Bestimmung des Grundwasserzuflusses verwendet.

Auf Basis der Definition des zugehörigen Strömungsproblems als parametrisiertes Randwertproblem und entsprechenden FEM-Berechnungen wurde eine analytische Näherungslösung formuliert, mit der für langgestreckte sowie für kreisrunde Baugruben bei isotropem sowie anisotropem Baugrund das Potenzial in der Ebene der Wandunterkante und an der Wandinnenseite einfach berechnet werden kann. Diese Näherungslösung wird hier für den Nachweis gegen hydraulischen Grundbruch und zur Berechnung des maximalen Gradienten am Schichtwechsel im Bereich der Baugrube sowie zur Ermittlung der Einbindetiefe ausgewertet.