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A. Kainrath:
"Injektionen im Lockergestein";
Supervisor, Reviewer: D. Adam, K. Witt, R. Marte; Institut für Geotechnik, Grundbau, Boden- und Felsmechanik, 2017; oral examination: 2017-07-26.

Permeation grouting is used in civil engineering to reduce the premeability and to improve the stability of granular soils. In this process, a grout is injected into the soil via special sleeve pipes in order to fill the existing pores or cavities. The curing of the grout leads to both waterproofing and hardening of the grouted soil. Nevertheless, the problem of proofing the strength of the grouted soil arises especially in the case of granular soils, for which core samples are very difficult to obtain. The aim of the current work is to develop several testing methods for grouts and grouted soils, placing the focus on their strength properties. Therefore, the first part of the current work deals with the state of the art in grout testing and describes new methods for improving the quality assurance of cement based grouts. Subsequently, the objective is to develop new methods for determining the strength of grouted soil. This is achieved by developing a special method for estimating the strength of grouted soils based on simple correlations to the cement content.A large number of grouted soil speciments were prepared in the laboratory by varying the cement type, the water-cement ratio and the soil type, in order to investigate the strength properties of different grouted soils. Uniaxial compression and triaxial tests have then been performed to provide the strength of the grouted samples, whose cement content was examined afterwards. Based on the results of the tests fundamental correlations between the cement content and the strength, the dry density and Young´s modulus of the samples were elaborated. These are meant to improve understanding of the mechanical behaviour of grouted soil.In addition to laboratory investigations large-scale grouting tests were carried out on natural alluvial soils. With the invention of a special sampling method, high quality grouted soil specimens were obtained from the test sites. Moreover, during the large-scale tests, stresses, deformation and pore water pressure measurement have been undertaken for monitoring and understanding the soil behaviour during the grouting process. General conclusions were further drawn from the measurement data to improve the grouting process.Based on the results from the laboratory and in situ field tests, a relationship between the cement content and the strength of the grouted soils could be derived in order to provide a new method for estimating the strength of grouted soils.

Injektionen im Lockergestein stellen ein bewährtes Bauverfahren dar, das im Tiefbau vor-nehmlich zur Verringerung der Durchlässigkeit und zur Verfestigung von Lockergesteins-böden eingesetzt wird. Dabei wird Injektionsgut mit geringem Druck über spezielle Man-schettenrohre in den Boden eingebracht, um damit die vorhandenen Poren bzw. Hohlräume aufzufüllen. Das Aushärten des Injektionsguts führt zu einer Abdichtung und Verfestigung des Lockergesteins. Speziell bei der Verfestigung von Lockergestein besteht vielfach die Problematik, dass der Nachweis über den Injektionserfolg, der vielfach funktional im Sinne einer Mindestfestigkeit oder Durchlässigkeit beschrieben ist, kaum erbracht werden kann, da nur in Ausnahmefällen prüfbare Proben aus dem Injektionskörper gewonnen werden können. Ziel dieser Arbeit war es, Methoden und Verfahren zur Bestimmung der Festigkeit von injiziertem Lockergestein zu entwickeln. Dabei wurden in einem ersten Schritt die Grundla-gen für Prüfverfahren und Methoden zur Qualitätssicherung am Injektionsgut aufgearbeitet. Im Rahmen dieser Arbeit wurde dabei der Grundstein für ein Verfahren gelegt, bei dem auf einfache Weise der Zementgehalt im Injektionskörper bestimmt werden kann, wodurch Korrelationen zwischen dem Zementgehalt und der Festigkeit von injiziertem Lockergestein möglich sind. Um die Festigkeitseigenschaften von injiziertem Lockergestein zu untersuchen, wurde eine Vielzahl an unterschiedlichen Injektionskörperproben im Labor hergestellt und anhand von einaxialen Druckversuchen und Triaxialversuchen bodenmechanisch untersucht. Begleitend dazu wurden in situ Großversuche an natürlichen alluvialen Böden durchgeführt. Anhand spezieller Probeentnahmeverfahren konnten dabei erstmals prüffähige Proben aus dem Injektionskörper gewonnen und untersucht werden. Zusätzlich wurden im Rahmen der Großversuche Spannungen, Verformungen und Porenwasserdrücke im Boden während der Injektion gemessen, um eine Interpretation der aufgezeichneten Injektionsdaten zu er-möglichen. Es hat sich dabei gezeigt, dass die Drücke im Boden mit zunehmendem Abstand von der Injektionsstelle stark abfallen und nur mehr einen Bruchteil des an der Pumpe gemessenen Injektionsdrucks betragen.Anhand der aus den Versuchen gewonnenen Injektionskörperproben konnte gezeigt wer-den, dass ein eindeutiger Zusammenhang zwischen dem Zementgehalt und der Festigkeit der Proben besteht. Dadurch können anhand der im Rahmen dieser Arbeit vorgestellten Be-ziehungen Rückschlüsse vom Zementgehalt auf die Festigkeit von injiziertem Lockergestein getroffen werden.

Injektionen im Lockergestein

https://publik.tuwien.ac.at/files/publik_262621.pdf