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

• Plutonite /Tiefengesteine
  

• Granit (1 / 2 / 3)
• Gabbro (1 / 2 / 3)

• Ganggesteine (1 / 2 / 3)

• Vulkanite / Ergussgesteine

• Basalt (1 / 2 / 3)
  

Metamorphe Gesteine

• Gneis (1 / 2 / 3)
  
• Marmor (1 / 2 / 3)
  

Sedimentgesteine

• Sandsteine (1 / 2 / 3)
• Tonschiefer (1 / 2 / 3)

Folie 2 u. 3:

Schematisierte stratigraphische Tafel
vom Quartär bis zur Kreide von Europa
(Kuntsche, Geotechnik)

System (Periode, Formation)

• Quartär

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)

• Tertiär
  

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)

• Kreide

Beginnend vor Jahren

• 141 Mio.

Allgemeine Kennzeichnung + Gesteinsbildung

• sehr starker Meeresrückzug
• Größte bekannte Meeresausdehnung

• Schreibkreide
• Mergelkalk
• Quadersandstein
• Konglomerat

• Allmähliches Vordringen der Meere

• Mergel
• Tone
• Sandsteine
• Konglomerate

System (Periode, Formation)

• Jura

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)
  

• Trias
  

Beginnend vor Jahren

• 251 Mio.
  

Allgemeine Kennzeichnung + Gesteinsbildung

• Große Festlandausdehnung

• Sandsteine
• bunte Letten
• Mergel
• Dolomit
• Gips
  

• 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