Jahresbroschur 2021_druck_reduziert

G 2 Gruppe Geotechnik
Jahresbericht 2021
G2 Gruppe Geotechnik –
eine Nachwuchsforschergruppe
an der HTWK Leipzig

2 Grußwort
Liebe Leserinnen
und Leser
Während meines Bauingenieurwesen-Studiums an der HTWK Leipzig habe ich vieles gelernt, vor allem
aber habe ich einen anderen Blick auf meine Umgebung entwickelt. Auf meinem Weg zur Ingenieurin bin
ich vom reinen Betrachten der Dinge, die uns alltäglich umgeben, allmählich zum Verstehen übergegangen.
Eine Brücke wird daher wohl nie wieder „nur“ eine Brücke für mich sein und darüber bin ich sehr froh.
Das Bauwesen bietet ein äußerst vielfältiges Spektrum an möglichen Wirkungsfeldern für uns als
Ingenieure. Doch auch wenn die Welt der komplexen Bauwerke aus verschiedensten Materialien
im Hochbau definitiv ein spannendes Feld darstellen, hat mich vor allem der Boden als natürliches
Material mit seiner schier unendlichen Vielfalt nachhaltig in seinen Bann gezogen. Dieser vorerst so banal
wirkende Stoff, dem wir in der Regel kaum Aufmerksamkeit schenken und der uns doch tagtäglich
begegnet, bildet als Baugrund erst die Grundlage für sämtliche Ingenieursbauten. Und auch wenn es
Boden scheinbar wie Sand am Meer gibt, handelt es sich auch hier um einen begrenzten Rohstoff, den es
im Sinne der Nachhaltigkeit von uns klug und effizient einzusetzen gilt. Die Herausforderungen, die sich
hieraus ergeben, sind der Motor, der mich meine Zeit und Energie auf die Forschung zum Schwerpunkt
Bodenmechanik konzentrieren lässt.
Den Raum hierfür bietet mir die G 2 Gruppe Geotechnik. Nachdem ich hier während meines Masterstudiums
seit 2020 als wissenschaftliche Hilfskraft gearbeitet und meine Masterarbeit im Rahmen des Forschungsprojekts
RoDyCom geschrieben habe, bin ich nun als wissenschaftliche Mitarbeiterin fester Teil des Teams. Aktuell
liegt mein Schwerpunkt in der numerischen Simulation geotechnischer Verdichtungsverfahren mit der
FEM-Software Abaqus. Hierbei nutze ich für den Übergang vom reinen Betrachten des Bodens hin zum
Verstehen einen digitalen Perspektivenwechsel, der mich gleichermaßen begeistert und herausfordert.
Die Chancen und spannenden Fragestellungen, die sich aus der Digitalisierung und der rasanten
Entwicklung der Leistungsfähigkeit von Computern für den Umgang mit dem wertvollen Rohstoff Boden
ergeben, lassen mich positiv und erwartungsvoll in die Zukunft blicken.
Ihre
Vanessa Fock

Editorial 3
Editorial
Geotechnische Forschung in 2021 an der HTWK Leipzig
Auch unser Forschungsjahr 2021 war wieder ein sehr besonderes, anstrengendes und herausforderndes
Jahr und vieles war pandemiebedingt immer noch anders. Wir haben die Zeit genutzt und sind im Hause
umgezogen. Wir haben sehr viele Graduierungsarbeiten betreut und konnten durchaus Spaß und Freude
bei den Studierenden feststellen (siehe Foto rechts). Auch das Projekt
Geotechnik mit der Erarbeitung eines Baugrundgutachtens unter An -
leitung hat wieder stattfinden können. Unser Geotechnikseminar haben
wir im Sommersemester 2021 in den digitalen Raum verlegt und sind im
Wintersemester 2021/21 wieder mit Gästen in unseren neuen Räumen in
hybrider Form (online und präsenz) gestartet.
In 2021 ist es uns gelungen, ein weiteres Verdichtungsforschungsthema
erfolgreich einwerben zu können. Damit untersuchen wir gegenwärtig
zwei unterschiedliche impulsartige Verdichtungsverfahren. Gleichzeitig
haben wir in 2021 ein internationales ZIM-Projekt mit 4 Partner entwickelt
und kurz vor Jahresende dazu die Bewilligungszusage erhalten. Über die
bewilligten Projekte und andere Finanzierungsquellen war es uns möglich,
unser technisches Feld- und Laborequipment weiter auszubauen und
unser Personal weiter befristet zu sichern. Wie in der letzten Broschur
darstellt, stellen wir uns als Nachwuchsforschergruppe den aktuellen
Forschungstrends und den gesellschaftlichen Herausforderungen (z. B.
Klimawandel, Nachhaltigkeit) unter den bundes- und landesweiten Forschungsstrategien
wie Geotechnik trifft Zukunft und FONA. Wir arbeiten
gegenwärtig an einer Antragstellung für den Einsatz von alternativen,
nachwachsenden Roh- und Baustoffen in der Geotechnik.
Wir stellen unsere Arbeiten zur Verdichtung im Projekt RoDyCom und
Solver vor und wie üblich finden Sie Informationen zur Öffentlichkeits -
arbeit, Graduierungsthemen und unseren Dienstleistungen am Ende des
Heftes. Unser Dank gilt allen Förderern, Helfern und Unterstützern und
damit wünsche ich Ihnen viel Spaß bei der Lektüre des nunmehr 8. Jahresberichts
der G2 Gruppe Geotechnik.
Ihr
Prof. Dr.-Ing. Ralf Thiele
Inhalt
G2 Gruppe Geotechnik 4
Unsere Forschungsthemen 6
Neue Orte – Umzug Bodenmechaniklabor 10
Streiflichter 11
Graduierungsarbeiten 12
Öffentlichkeitsarbeit 14
Leistungsumfang 15

4 G 2 Gruppe Geotechnik
G 2 Gruppe Geotechnik
Rückblick und Vorschau
Digitalisierung auf einer Tiefbaubaustelle – terrestrisches
Lasersystem für die Fallgewichtsverdichtung
Aufnahme der Oberflächeneinmuldung
in einem Modellversuch durch einen 3D-Scanner
Im letzten Jahr haben wir diesen Teil fast vollständig dem Thema Nachhaltigkeit gewidmet. Grund genug
für uns einen Blick zurück zu wagen und zu reflektieren, wie unsere Arbeit Bezug darauf genommen hat.
Wie 2020 war auch das vergangene Jahr von Corona geprägt. Rückblickend ist es uns jedoch besser gelungen,
die damit verbundenen Chancen und Möglichkeiten zu nutzen. Softwaretools aus dem Projektmanagement
haben die Zusammenarbeit in den Forschungsprojekten dynamischer gemacht und viele
kleine Dinge sind nun digital viel schneller erledigt als früher. Auf der anderen
Seite freuten wir uns natürlich, dass wir unsere Köpfe für umfangreiche
Abstimmungen und Konzeptionen auch wieder im Büro zusammenstecken
durften. Manches geht dann doch sehr viel leichter von der
Hand, wenn man sich in Präsenz gegenübersitzt.
Wir konnten so Förderzusagen für zwei mehrjährige Forschungsprojekte
in unserem Kernforschungsfeld der dynamischen Bodenverdichtung erwirken.
Die Arbeit im Forschungsprojekt „Solver“ begann im Oktober 2021.
Ein international vernetztes Kooperationsprojekt wird im Januar 2022 an
den Start gehen. Zusammen mit „RoDyCom“ bearbeiten wir damit drei
Forschungsprojekte zu unterschiedlichen dynamischen Verdichtungsverfahren.
Dass Bautechnologien in der Förderung berücksichtigt werden,
ist konsequent und wichtig – womit wir auch auf den Text des letzten Jahres
zurückkommen.
Als einer der weltweit größten Ressourcenverbraucher und Treibhaus gas-
Emittenten ist das Bauwesen ein Schlüssel für die Zielerfüllung der Klimaziele.
Energieeffiziente Gebäuden müssen auf nachhaltigen Gründungskonzepten
aufbauen. Bei der Bodenverdichtung werden keine Ressourcen
eingesetzt – im Vergleich zur Tiefengründung auf Betonpfählen ist die
Emissionslast somit geringer und das Flächenrecycling leichter. Aus Nachhaltigkeitssicht
sollte die Verdichtung innerhalb der Anwendungsgrenzen
daher bevorzugt angewendet werden. Die Forschung zum bodenmechanischen
Verständnis der Verdichtungswirkung sowie die Weiterentwicklung
und Digitalisierung der Verfahren bleiben daher auch in Zukunft unsere
vordergründigen Ziele. Insgesamt wollen wir dem Thema Nachhaltigkeit
aber in der Breite begegnen und entwickeln derzeit konkrete Ansätze für
neue Forschungsprojekte. Möchten Sie uns auf dem Weg zu einem nachhaltigeren
Tiefbau incl. des Themenfeldes Boden als Baustoff begleiten,
kommen Sie gerne mit Ihren Gedanken auf uns zu. Auch für Bauunternehmen
bestehen gute Möglichkeiten Fördermittel zur Umsetzung eigener
Ziele einzuwerben.
Elementar für die Gestaltung einer ressourcenschonenden Geotechnik ist
die digitale Vernetzung des Bauablaufs. Unter Digitalisierung verstehen
wir dabei nicht mehr nur den weitgehenden Verzicht auf Stift und
Papier für die Baustellendokumentation und Kommunikation. Vielmehr
muss das Digitale tief in den Fertigungsprozess eindringen. Damit können
bislang unbekannte Informationen gewonnen und auf deren Grundlage
dann Entscheidungen in Echtzeit getroffen werden. Eine gemeinsame
digitale Kommunikationsebene aller Tiefbauakteure ist dafür unverzichtbar.

Einen Grundstein bildet dafür das vom Arbeitskreis 2.14 der DGGT
vorgeschlagene Fachmodell Baugrund. In Zukunft sollen hier
geotech nische, geologische, hydrologische und geodätische Fachdaten
zum Baugrund in einem gemeinsamen Modell zusammenfließen.
Der geotechnische Bericht wandelt sich so zu einem mehrdimensional
greifbaren Arbeitsinstrument auf dessen Basis Planung
und Ausführung der Geotechnik aufbauen. Die Standardisierung
der Arbeitsprozesse, die Systematisierung der datentechnischen
Struktur und die Eingliederung in Gewerke übergreifende BIM-Systeme
prägen die aktuelle Fachdiskussion. Ähnlich wichtig ist aus
unserer Sicht auch ein Blick auf die Herkunft und die Nutzung aller
Modelldaten. Ziel des Fachmodells Baugrund ist die Ableitung von
zeit-, kosten- und ressourcenschonenden Entscheidungen für geotechnische
Gewerke – dafür darf es aber nicht nur eine moderne
Datenablage für digitale Informationen sein. Um einen echten Mehrwert
zu schaffen, ist eine ständige Kommunikation unter den eingepflegten
Modelldaten unverzichtbar. Von der initialen Baufeld -
erkundung ausgehend bis in den Fertigungsprozess muss das Modell
die Einzelinformationen zu einem mehrdimensionalen Abbild des
Untergrundes weiterentwickeln. Die Datenbasis dafür ist im Baugrund und auf der Baustelle bereits vorhanden
– wir müssen letztlich definieren, welche Informationen für unsere Entscheidungen relevant
sind, wie wir diese in der benötigten Geschwindigkeit messtechnisch erfassen und in das Fachmodell einbinden.
Dabei können prozessintegrierte live-Messungen an Baugeräten einen wichtigen Beitrag zur Dynamisierung
des Fachmodells liefern, indem sie die Daten der Baugrunderkundung vervollständigen, präzisieren und
gegebenenfalls korrigieren. Dank baubegleitender Messungen wird aus dem Baugerät so gleichzeitig auch
ein Erkundungs- und Prüfgerät. Dies bedarf einer beidseitigen Kommunikation zwischen Gerätetechnik
und Baugrund. In unserem Forschungsprojekt Solver greifen wir diesen Gedanken aktiv auf. Für die
Bewertung der Verdichtung werden CPT Untersuchungen mit Messungen zur Fallgewichts-Kinetik und
3D-Scans der Bodenoberfläche kombiniert. Perspektivisch entsteht für den Baugrund so ein flächendeckendes
Echtzeit-Bild der Tragfähigkeit.
Die echte Digitalisierung in der Geotechnik hat begonnen und auch unser Werkzeugkasten hat sich damit
stark verändert. Drohnenbefliegungen, 3D-Laserscans, Schwingungsuntersuchungen, Bodenradar und
Sensoren sind heute normales Handwerkszeug, welches wir zur Lösung unserer Forschungsaufgaben einsetzen.
Für ein realistisches 3D-Abbild des Baugrundes bedarf es jedoch weiterhin einer besseren Vernetzung
von Felderkundung, Labor und Bauausführung mit dynamischen Schnittstellen. Daran arbeiten wir
in Zukunft – für eine digitale Geotechnik 4.0.
Unsere Sondierraupe
im Feldeinsatz
2021 arbeiteten in der G2 Gruppe Geotechnik:
Leitung und Organisation: Prof. Dr.-Ing. Ralf Thiele, M.Sc. Bénédict Löwe, Jana Gentéle
Verdichtung: M.Eng. Alexander Knut, B.Eng. Ansgar Oltmanns, M.Sc. Philipp Conzen
Geotechnik, Geodäsie und Geophysik: M.Sc. Rosa Elena Ocaña, B.Eng. Vanessa Fock,
M.Sc. Enrico Wendt, Anne Buttler, Mai Trang Le
Laboruntersuchungen, Felderkundung, Werkstatt: Dipl.-Ing. Jochen Holdt,
B.Eng. Sophie Bachmann, B.Eng. Stefan Knöcher, B.Eng. Christin Schenk, Finia Knauf,
Lukas Fresenius

6 Unsere Forschungsthemen
Unsere Forschungsthemen
Forschungsbereich Verdichtung
Forschungsthema RoDyCom
Seit 2019 beschäftigen wir uns im Rahmen des
BMBF-geförderten Forschungsprojekts RoDyCom
mit der Verdichtungstechnologie Rolling Dynamic
Compaction (RDC). Ziel des Projekts ist es, die Möglichkeiten
und Grenzen dieser Technologie für die
Sanierung von Tagebaukippen, speziell in der Lausitz
aufzuzeigen. Die Verlagerung der Bodenmassen
während des Kohleabbaus führte zu einem Massendefizit
von etwa 4,5 Mrd. m3 in der Region. Der größte
Teil des verbleibenden Hohlraums wurde mit Grundwasser
gefüllt und aktiv geflutet. Laut dem aktuellen
Nachhaltigkeitsbericht der LMBV werden für die weitere
Verfüllung 25 Mio. m3 Boden benötigt, der fachgerecht
eingebaut werden muss. Darüber hinaus
stellen die entstandenen Kippenlandschaften eine
geotechnische Herausforderung dar, da die Kippenböden
aufgrund ihrer Entstehungsweise sehr inhomogen
und locker gelagert sind. Bauen auf dieser
Art von Böden erfordert eine Vielzahl von Baugrundverbesserungsmaßnahmen,
für die effiziente Erdbautechnologien
erforderlich sind.
Das RDC-Verfahren bietet aufgrund seiner Arbeitsgeschwindigkeit
und Wirktiefe eine interessante
weitere Option für die Verbesserung von Bergbaufolgelandschaften.
Dank ihrer unrunden Bandagengeometrien
verdichten die RDC-Walzen impulsartig
den Boden und erreichen Wirktiefen zwischen vier
und sieben Metern. Die Walzenkörper werden von
einer Zugmaschine mit einer Fahrgeschwindigkeit
von ca. 12 km/h gezogen. Mit einer Frequenz von
zwei Stößen pro Sekunde können sie schnell große
Fläche verdichten.
Das RDC-Verfahren wird seit mehr als 50 Jahren angewendet
und erforscht, insbesondere in Australien,
Afrika und Asien. Im deutschsprachigen Raum sind
wir die einzige Forschungsgruppe, die sich bisher
wissenschaftlich mit dieser Technologie beschäftigt.
Basierend auf unserer langjährigen Erfahrung
im Bereich der Bodenverdichtung arbeiten wir mit
verschiedenen Werkzeugen, mit denen wir unsere
Hypothesen im Projekt validieren und prüfen können.
Durch die Kombination von numerischen Simulationen,
1g-Modellversuchen und Feldversuchen
können wir unsere Arbeit aus verschiedenen
Blickwinkeln bewerten und umfangreiche Parameterstudien
durchführen.
Zu Beginn standen wir vor der Aufgabe, die Funk -
tionsweise der RDC-Walzen zu beschreiben und
dann Rückschlüsse auf die entsprechenden Bodenreaktionen
zu ziehen. Die Bestimmung der Verdichtungsenergie
und die Beschreibung der Kinematik
der Walzen bildeten den Kern unserer Forschungsarbeit
in den ersten zwei Jahren, da beide Fragen
bis dahin unzureichend geklärt waren.
Modellwalze für 1g-Modellversuche

Unsere Forschungsthemen 7
Ziel des Projekts ist
es, die Möglichkeiten
der Verdichtungs -
techno logie Rolling
Dynamic Com paction
für die Sanierung
von Tagebaukippen
aufzu zeigen.
Entwickeltes Messsystem zur
Erfassung der Kinematik im Feld
Im Jahr 2021 haben wir einen mathematischen Ansatz
zur Ermittlung der Kinematik und der Verdichtungsenergie
erarbeitet, der sich auf jede unrunde
Walzengeometrie anwenden lässt. Darüber hinaus
konnten wir eine einfache mathematische Gleichung
zur Bestimmung der Energie aufstellen. Dabei
werden die Fahrgeschwindigkeit der Zugmaschine
und damit der Einfluss der kinetischen
Energie berücksichtigt. Wir konnten den entwickelten
Ansatz anhand von Literaturwerten und numerischen
Simulationen validieren.
Darüber hinaus wurden zwei Messsysteme entwickelt,
um die Kinematik der Walze im Feld und am
Modellversuch direkt zu messen. Auf diese Weise
lassen sich die drei Geschwindigkeitskomponenten
der Bandage bestimmen, d. h. die Geschwindigkeit
in Fahrtrichtung, die Geschwindigkeit senkrecht
zum Boden und die Winkelgeschwindigkeit der Rotationsbewegung.
Bislang ist dies keiner anderen
Forschungsgruppe gelungen. Dieser wichtige Arbeitsfortschritt
ermöglicht es uns, Parameterstudien
durchzuführen, um den Einfluss verfahrensund
gerätetechnischer Parameter auf die Verdichtungsenergie
und die Verdichtungswirkung zu bewerten.
Mit der Kenntnis des Verhaltens zwischen
Gerät und Boden wollen wir anschließend Möglichkeiten
zur Verdichtungskontrolle aufzeigen.
Im Rahmen des Forschungsprojekts wurden im Jahr
2021 vier Abschlussarbeiten fertiggestellt. Mit Themen
wie den Bodeneinbaubedingungen für 1g-
Tests, der Bewertung des Schlupfes der Modellwalze
mit dem Boden oder dem Einfluss von Energie
und Moment auf den Proctor-Test, trugen drei
Arbeiten zur Weiterentwicklung unserer Modellversuche
bei. Die vierte Abschlussarbeit, die Masterarbeit
von unserer Mitarbeiterin Vanessa Fock mit
dem Thema "Standardisiertes Vorgehensweise zur
Parametrisierung von sandigen Böden für das hypoplastische
Stoffgesetz" gewann einen Förderpreis
des VDI Verein Deutscher Ingenieure Bezirksverein
Leipzig e.V.
In den letzten Monaten des Jahres beschäftigten
wir uns intensiv mit der Planung und Vorbereitung
unseres ersten Feldversuches. Dank der Unterstützung
des Projektpartners Landpac GmbH steht uns
die dreiseitige Walzenbandage hierfür zur Verfügung.
Ziel des Versuches ist es, den Einfluss der
Fahrgeschwindigkeit und der Überfahrtanzahl auf
die Verdichtungswirkung zu erfassen. Durch eine
genaue Erfassung der Kinematik der Bandage soll
untersucht werden, ob sich dadurch Rückschlüsse
auf die Bodensteifigkeit ziehen lassen. Weiterhin
wird untersucht, ob Oberflächensetzungen ein
Verdichtungsindikator darstellen können. Ziel ist
die Erarbeitung eines prozessbegleitenden Ver -
dichtungsnachweises sowie Möglichkeiten einer
Optimierung des Verdichtungsprozesses aufzu -
zeigen.

8 Unsere Forschungsthemen
Forschungsthema Solver
Das Setzungsverhalten und die Festigkeit des Baugrundes
sind für die Dauerhaftigkeit eines darauf
errichteten Gebäudes von höchster Bedeutung. Treten
große bzw. räumlich stark veränderliche Setzungen
auf oder überschreiten die Bauwerkslasten
die Tragfähigkeit des Bodens, spiegelt sich dies oft
in strukturellen Schäden an der Bausubstanz. Standsicherheit
und Gebrauchstauglichkeit sind dann
mindestens gefährdet, wenn nicht sogar gänzlich
hinfällig. Die beobachteten Schadensbilder resultieren
nicht selten aus einer mangelhaften Erkundung
der vorliegenden Baugrundverhältnisse. Erkundungsraster
werden zu weitmaschig gefasst, ungeeignete
Erkundungsverfahren verwendet oder die
Ergebnisse fehlerhaft interpretiert. Mögliche Gefahren
aus dem Baugrund können dann bei der geotechnischen
Bemessung nicht berücksichtig werden.
Doch auch wenn eine Gefährdung aus dem Baugrund
bereits erkannt ist, sind spätere Schäden nicht ausgeschlossen.
Unerkannte Ausführungsfehler während
der Baugrundverbesserung können vergleichbare
Probleme mit sich bringen. Die Detektion von Schwächezonen
wird analog zur Vorerkundung oft durch
eine unzureichende Prüfdichte in der Eigen- und
Fremdprüfung verhindert. Bauträger und Tragwerks -
planung erhalten somit kein flächendeckendes Bild
zum Verbesserungserfolg einer Baugrundertüch -
tigung.
Mit der Fallgewichtsverdichtung verfügt der Spe -
zialtiefbau über ein dynamisches Verdichtungs -
verfahren, mit dem sich Boden von der Oberfläche
bei günstigen Bedingungen bis in Tiefen > 15m
verbessern lässt. Die Kompression und Vorbelastung
des Bodens erfolgt hier durch den Stoß eines
Gewichtes (5–40 to), welches aus großer Höhe
(10–25m) mehrfach auf die Bodenoberfläche fällt.
Zum Einsatz kommt die Fallgewichtsverdichtung
typischerweise auf sehr großen Flächen von 10.000
bis über 1.000.000m2 – bei der Kontrolle einer
solchen Verdichtung sind demnach Mio.m3 an Bodenvolumina
zu bewerten. Eine lückenlose Kontrolle
der Leistung ist mit den herkömmlichen und punktuell
angewendeten Sondierverfahren praktisch
nicht möglich.
Dass daraus nach erfolgter Verdichtung zwangsläufig
auch Schäden am Bauwerk resultieren, ist aber
nicht zu erwarten. Bei gewissenhafter Planung und
Ausführung sind Verdichtungsverfahren äußerst zuverlässig.
Damit verbunden ist jedoch auch ein Problem.
Die wesentlichen Arbeitsparameter der Fallgewichtsverdichtung,
das Verdichtungsraster und
die Schlaganzahl am Verdichtungspunkt werden
an Probefeldern ermittelt, welche typischerweise
in Baufeldbereichen mit ungünstigen Untergrundverhältnissen
(wenig tragfähig, bzw. sehr setzungsanfällig)
angeordnet werden. Mit den darin ermittelten
„starren“ Parametern erfolgt dann die Verdichtung
in der gesamten, sehr heterogenen Fläche.
Auf schon im Vorfeld gut tragenden Teilbereichen
der Fläche resultiert daraus eine Überverdichtung
und somit ein unnötiger Energie- und Zeiteinsatz.
An genau dieser Stelle setzt das seit September
2021 laufende HTWK-Forschungsprojekt „Solver –
sensorisch-optische Lösung für eine verfahrensi -
ntegrierte Verdichtungskontrolle bei dynamischer
Bodenverdichtung“ an. Gemeinsam mit unserem
Projektpartner Menard GmbH wollen wir zwei Problemkreise
bei der Fallgewichtsverdichtung bearbeiten.
Durch ein kontinuierliches live Monitoring
des Verdichtungsprozesses wollen wir flächen -
deckende Informationen zum Tragverhalten des
Baugrundes bereits im Bauprozess erfassen und so
Dynamische Intensiv verdichtung im Einsatz

Unsere Forschungsthemen 9
In Zukunft soll jeder
Verdichtungspunkt
nur noch mit der
individuell prognos -
tizierten Schlaganzahl
verdichtet und damit
viel Energie und
Zeit gespart werden.
Geodätische
Vermessungen
im Baufeld
mögliche Schwächezonen unmittelbar detektieren.
Die Messungen sollen zudem genutzt werden, die
„starren“ Verdichtungsparameter zu dynamisieren.
In Zukunft soll jeder Verdichtungspunkt nur noch
mit der individuell prognostizierten, genau „richtigen“
(d. h. erforderlichen) Schlaganzahl verdichtet und
damit viel Energie und Zeit gespart werden. Durch
ein intelligentes Risikomanagement gepaart mit
einer dynamischen Prozessführung wird die Fallgewichtsverdichtung
der Zukunft effizienter, effektiver
und noch sicherer. Bauträger und Tragwerksplanung
erhalten zudem flächendeckend digitale Informationen.
Um unsere Ziele zu erreichen, nutzen wir, wie der
Name des Projektes schon verrät, digitale Mess -
verfahren der Optik und Sensorik. Aus Beschleunigungsmessungen
am Fallgewicht sollen verlässliche
Tragfähigkeitskennwerte abgeleitet werden, die
ähnlich wie bei anderen Stoßprüfverfahren Aussagen
zur Steifigkeit und zum Dämpfungsverhalten des
Bodens zulassen. Begleitende Untersuchungen topographischer
Veränderungen in der Verdichtungszone
mittels drohnengestützter LiDAR-Vermessung
liefern dafür zusätzliche Informationen. Wissenschaftlich
besonders herausfordernd ist die Verknüpfung
oberflächig gemessener Signalen mit variablen
Bodenzuständen über die Tiefe des Baugrundes.
Um sowohl das Bodenverhalten als auch die geometrischen
Aspekte fachlich in voller Tiefe zu
erfassen, haben wir uns für das Projekt innerhalb
der HTWK interdisziplinär vernetzt. Im Projekt kooperieren
wir deshalb mit dem Lehrstuhl für Vermessungskunde
von Prof. Weferling und haben unsere
Gruppe fachlich durch einen Kollegen mit weitreichender
Erfahrung in der Fernerkundung verstärkt.
Unser erster Schritt ist die Erweiterung der bestehenden
Versuchsanlagen zur Simulation dynamischer
Stoßprozesse auf Bodenoberflächen. Hier wollen
wir 2022 von FEM-Simulationen begleitete Modellversuchsreihen
durchführen und die ersten Erkenntnisse
über Feldversuche verifizieren. Mit den ersten
Ergebnissen melden wir uns dann – genau hier – im
Jahresbericht 2022.

10 Neue Orte: Umzug Bodenmechanik
Neue Orte:
Umzug Bodenmechanik
Teilaufbau in
unserem neuen
studentischen Labor
Wir sind in 2021 mit unseren bodenmechanischen Versuchs- und Lagerräumen interimsweise umgezogen.
Jetzt haben wir unmittelbar auf dem Campus ein kleines Labor für studentische Ausbildung, Projekte und
Graduierungsarbeiten sowie einen neuen Seminarraum, in dem auch Teile des bodenmechanischen
Laborpraktikums im Bachelorstudium ausgeführt werden können. Die Büro- und Versuchsflächen für
unsere G2 Gruppe Geotechnik mit dem geotechnischen Forschungsschwerpunkt Verdichtung befinden
sich weiterhin im Forschungszentrum Campus. Am Campus befinden sich auch unsere neuen Lagerflächen
für unser Feldausrüstung und für Probenarchivierung. Auf dem Forschungscampus in der Eilenburger
Straße, auf dem auch schon unsere geotechnische Freiversuchsanlage steht, ist der Teil der Bodenmechanik
umgezogen, im dem im wesentlichen Forschungs- und höherwertige Spezialdienstleistungsaufgaben
ausführt werden. Hier arbeiten nun die Personen mit dem geotechnischen Forschungsschwerpunkt
Sensorik und Transfer als Gruppe GEONETIC. Damit sind interimsweise unsere bodenmechanischen Versuchseinrichtungen
und Arbeitsorte leider räumlich getrennt – wir haben für dieses räumlich getrennte
Interim trotzdem gute Bedingungen für die Lehre und die Forschung.
Der Umzug war damit gleichzeitig auch eine Teilung/Aufteilung der Ausrüstung mit teilweiser Ersatzbeschaffung
für Geräte, die an beiden Standorten benötigt werden sowie eine Organisation der Zusammenarbeit
der beiden neuen Standorte. Wobei der Umzug eines bodenmechanischen Labors schon etwas
aufwendiger ist, als ein Wohnungsumzug – die Geräte sind teilweise rechnergesteuert, brauchen Anschluss
an Datenleitungen sowie Anschlüsse für Strom, Wasser und Druckluft. Dies musste an beiden Interimsstandorten
vorbereitet sein. Ein- und Auszupacken waren dann durch uns viel Glas, Keramik, Papier,
Werkzeuge, Kleingeräte aber auch Größeres wie Trockenschränke, automatische Proctoren, Durchlässigkeitsanlagen
und umfängliche Rechentechnik. Dazu kamen noch Spezialgeräte wie z. B. Triaxanlagen.
Eine Spezialfirma übernahm dazu das außer Betrieb setzen, Einpacken, Transportieren, Aufbauen und
wieder in Betrieb nehmen. Nach dem Umzug der Labormöbel und dem Wiederaufbau durch eine Umzugsfirma
galt es für uns, alles andere auszupacken. Der Laborbetrieb ruhte dafür insgesamt nur 4 Wochen.

Streiflichter 11
Streiflichter
In der G2 Gruppe Geotechnik waren im Jahre 2021 insgesamt 17 Personen (m und w) aus den drei Fakultäten
Bauwesen, Ingenieurwesen sowie Informatik und Medien in 2 Forschungsprojekten als wissenschaftliche
und studentische Mitarbeiter mit dem Schwerpunkt Bodenverdichtung tätig. Der Mittelbedarf im Jahr
2021 betrug 555T€, über 75% davon konnte über Forschungsmittel eingeworben werden, die restliche
Mittel wurden durch Dienstleistungen erwirtschaftet oder über Haushalts- und Sondermittel der HTWK
Leipzig bereitgestellt.
Mit unserer Sondierraupe haben wir 2021 mehrere
Erkundungsarbeiten im Rahmen von For -
schungsprobefeldern für Verdichtungsfragestellungen
durch Bohr- und Rammsondierungen
durchgeführt.
Unser Bohrteam im Gelände
Der gläserne Untergrund – ein Traum der Geotechnik.
Der Kauf unseres Summit XOne lässt
uns diesem ein Stück näherkommen. Mit dem
Gerät zur seismischen Datenakquise unter -
suchen wir die Ausbreitungscharakteristik von
Oberflächenwellen, ermitteln daraus dynamische
Bodenparameter und kommen so an
bislang unbekannte Informationen der Untergrundeigenschaften.
Messaufbau unseres
Seismiksystems auf einer
Verdichtungsprüffläche

12 Graduierungsarbeiten
Graduierungsarbeiten
Fachliche Betreuung durch G2 Gruppe Geotechnik
Bachelorarbeiten
Julian Röntgen: „Bewertung von CAU-pS-Triaxialscherversuchen hinsichtlich der Verflüssigungsgefährdung
von Sanden“
Markus Waßmann: „Geotechnische Forschung im Wandel Entwicklung, aktuelle Fragestellung und Perspektive“
Felix Becker: „Untersuchung von Einflussfaktoren auf das schwingungsindizierte Schädigungspotential
bei der Anwendung dynamischer Bodenverdichtung“
Christin Schenk: „Einfluss des Schrumpfens von Böden auf Bestandsgebäude“
Diplomarbeiten
Christian Moser: „Stabilisierung einer gravitativen Massenbewegung in der Marktgemeinde
Nötsch i. Gailtal (AT)“
Franz Reichl: „Unterfangungen im innerstädtischen Bereich am Beispiel eines Kellereinbaus
/ Absenkung eines bestehenden Kellerniveaus in einem denkmalgeschützten
Gebäude in der Salzburger Altstadt“
Masterarbeiten
Alexander Peetz: „Zur Eignung von sensorbasierten Oberflächenüberwachungssystemen
für die Anwendung in Kippenarealen – Messdatenauswertung und -interpretation“
Paulina Soldatow: „Variantenuntersuchung für die baulichen Maßnahmen am Blankenheimer
Tunnel im Landkreis Mansfeld-Südharz zur Abstellung der baulichen und
sicherheitstechnischen Mängel“
Ferdinand Wieser: „Zur Eignung von sensorbasierten Oberflächenüberwachungssystemen
für die Anwendung in Kippenarealen – Erstellung und Bewertung eines Untergrundmodells“
Philipp Conzen: „Zeitabhängige Verfestigungseffekte im Sand“
Jan Hoffmann: „Einbaubedingungen für 1g-Modellversuche zur Bewertung des Einflusses
von Energie und Impuls bei speziellen Walzenverdichtern“
Bruno Fiedler: „Untersuchung des Risikos möglicher Treibmineralbildungen von mit
Bindemitteln zu verbessernden Kippenmischböden beim Neubau der BAB72, Abschnitt
5.2“
Clemens Müller: „Möglichkeiten der Simulation geotechnischer Fragestellungen mit
der Particle Finite Element Method“
Eingespannte Sand probe im Prüfzylinder nach
der Messung, M.Sc. Philipp Conzen

Graduierungsarbeiten 13
Aufgrund der spannenden Forschungsthemen,
die über den
gewöhnlichen Arbeitsbereich
eines Bauingenieurs hinausgehen,
werden die Abschlussarbeiten
dem akademischen Titel Master
of Science voll gerecht.
M.Sc.Clemens Müller
Vorbereitete Prüfflächen zur Bestimmung der Dichte
mit optischem 3D-Verfahren, M.Sc. Enrico Wendt
Enrico Wendt: „Bestimmung der Dichte des Bodens – Einsatz optischer 3D-Messverfahren zur Volumenbestimmung
unregelmäßiger Geometrien im Erdbau“
Tom Täger: „Georisiken in Sachsen – Konzept für ein Bodenbewegungsmonitoring mittels Beschleunigungsmessungen
im Modellversuch“
Robert Ries: „Impulsverdichtung – Bewertung der Tragfähigkeit durch Messungen nach dem Vorbild des
dynamischen Plattendruckversuchs“
Yuanzi Wei: „Evaluation of laboratory tests on Rolling Dynamic Compaction“
Ye Hangzuo: „The Proctor Test and Its Misleading Results“
Jiaojiao Chen: „Assessment of an Air Pluviation Device for Small-Scale Test on Sand“
Bich Hanh La: „Nachhaltigkeit im Tiefbau – Entwicklung einer Bewertungsmatrix zur ganzheitlichen
Bilanzierung ökologischer Kenngrößen von Bauwerksgründungen“
Übersichtskarte der
Rohstoffvorkommen in Sachsen,
M.Sc. Thomas Weikum
Einrieselapparatur, M.Sc. Jan Hoffmann
Messanlage zur Erfassung der
Quelldehnung, M.Sc. Bruno Fiedler

14 Öffentlichkeitsarbeit
Öffentlichkeitsarbeit
Veröffentlichungen, Tagungen, Arbeitsgruppen
Veröffentlichungen
ROSA ELENA OCANA ATENCIO: „Verdichtungsenergie von Walzenverdichtern mit unrunder Bandagengeometrie“,
5. BIH-Treffen in Frankfurt am Main, 16. September 2021
Tagungen/Veranstaltungen
9. Geotechnikseminar an der HTWK Leipzig, Wintersemester 20/21 – geplant und coronabedingt
ausgefallen
10. Geotechnikseminar an der HTWK Leipzig, Sommersemester 21 – online
11. Geotechnikseminar an der HTWK Leipzig, Wintersemester 21/22, hybrid
Mitarbeit in Arbeitsgruppen
Arbeitsgruppe Deputatsminderung an der HTWK Leipzig (Prof. R. Thiele)
Arbeitsgruppe Drittmittel und Transfer an der HTWK Leipzig (Prof. R. Thiele)
Schön, dass wir uns wieder
beim Geotechnikseminar an
der HTWK Leipzig treffen und
austauschen können.
M.Sc.Manuel Quilisch,
CDM-Smith Leipzig
Geotechnikseminar im digitalen Raum
im Sommersemester 2021

Leistungsumfang 15
Leistungsumfang
Forschungs- und Entwicklungsdienstleistungen
• geotechnische Modellversuche zu statischen und dynamischen Bodeneinwirkungen in unterschiedlichen
Maßstäben incl. Auswertung der Baugrundverformungen durch Hochgeschwindigkeitskamera
(PIV-Analyse)
• Materialuntersuchungen und Materialweiterentwicklungen
• Berechnung von statischen/dynamischen Bodeneinwirkungen mit der FEM – Programmpaket
Abaqus
• Konzeption, Durchführung und Auswertung von Probefeldern, Modellversuchen, 1:1-Testserien
• Beratung, Planung und Erarbeitung von gemeinsamen Forschungsanträgen, Forschungsdienstleistung
• bodenmechanische Standard- und Spezialversuche sowie Felderkundungen, Bohr-/Rammkernsondierung
in Verbindung mit wissenschaftlichen Fragestellungen
Bodenmechanische und geotechnische Laborausrüstungen
• Sieb- und Schlämmanlagen, Kapillarpyknometer, Fließ- und Ausrollgrenzen -
geräte
• Proctorgeräte, Trockenöfen, Glühöfen, CBR-Anlage, Punktlastgerät, hydraulisches
Probenauspressgerät
• Zwangsmischer und diverse Spezialgeräte zur Bewertung bindemittelver -
besserter Böden
• geotechnische Modellversuchsanlage Größe S (indoor) und Größe M (outdoor)
• Hochgeschwindigkeitskamera (bis 6.000 Bilder/sec.) und PIV-Analyse von Bodenverformungen
an den Modellkästen
• geotechnische Versuchsgrube mit 10m* 4m* 2,5m Bodenvolumen
• Wasserdurchlässigkeitsprüfgeräte, Luftdurchlässigkeitsprüfgerät
Triax-, Ödometer-, Scher- und Druckversuche erfolgen über GEONETIC
Feldmess- und Untersuchungstechnik
• statisches und dynamisches Plattendruckgerät
• Ausstechzylinder, Sand-Ersatz-Verfahren, Ballongerät, Troxlersonde
• motorbetriebene Rammsonde DPH, Kernbohrgeräte, Ziehgeräte (Maximallast 2t)
• Hydraulik- und Elektrohammer sowie Ramm-, Rammkern- und Schlitzsonden
sowie Feld flügelsonde, raupenbasiertes Erkundungsgerät GTR 790 von Geotool
• Transporter für Felduntersuchungen

Danksagung
Forschungsvorhaben RoDyCom/Solver
Zuwendungsgeber:
Bundesministerium für Bildung und Forschung
Projektträger:
VDI Technologiezentrum GmbH
Projektpartner:
EcoSoil Ost GmbH
Landpac Deutschland GmbH
SGL Spezial- und Bergbau-Servicegesellschaft
Lauchhammer mbH
Menard GmbH
Zuschüsse für Personal, Versuche
und Geräteanschaffung
Sächsisches Staatsministerium
für Wissenschaft und Kunst
Sächsische Aufbaubank SAB
Forschungs- und Transferzentrum Leipzig e.V.
Hochschule für Technik,
Wirtschaft und Kultur Leipzig
CDM Smith Consult GmbH
Impressum
Herausgeber und Redaktion: G2 Gruppe Geotechnik, Prof. Dr.-Ing. Ralf Thiele, HTWK Leipzig
Autoren:
Prof. Dr.-Ing. Ralf Thiele, M.Sc. Bénédict Löwe, M.Sc. Rosa Elena Ocaña Atencio,
M.Eng. Alexander Knut, M.Sc. Vanessa Fock
Fotos:
M.Sc. Bénédict Löwe, B.Eng. Sophie Bachmann, Dr. Franziska Böhl, B.Eng. Ansgar Oltmanns,
Omid Arabbay
Corporate Design:
wenkerottke GmbH, Berlin
Layout und Satz:
Steffi Glauche | Satz & Gestaltung, Leipzig
www.g2-gruppegeotechnik.de / info@g2-gruppegeotechnik.de / www.htwk-leipzig.de