Geologie im Bauwesen - Karlsruher Institut fuer Technologie ...

Arbeitsblätter zum Kurs
Geologie im Bauwesen
Sommersemester 2011
Dozenten: Priv. Dr. Jörg-Detlef Eckhardt
Dipl.-Ing. Thomas Mutschler
Institut für Bodenmechanik und
Felsmechanik
Institut für Massivbau und Baustofftechnologie
KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Großforschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft www.kit.edu

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Inhaltsverzeichnis
Vorwort
1. EINFÜHRUNG
1.1 Stellung der Baugeologie im Rahmen der Geologie
1.2 Ingenieurgeologische und geotechnische Untersuchungsschwerpunkte
1.3 Zusammenarbeit zwischen Bauingenieur und Baugeologe
1.4 Übungsaufgaben
2. BEWEGUNG, FIGUR, AUFBAU UND DYNAMIK DER ERDE
2.1 Bewegung und Figur der Erde
2.2 Aufbau der Erde
2.3 Erdoberfläche
2.4 Erdwärme (Geothermie)
2.5 Seismizität, Magnitude, Intensität und Schadenswirkung
2.6 Übungsaufgaben
3. KRISTALLE, MINERALE, GESTEINE und GEBIRGE
3.1 Geochemische Elemente, Kristalle
3.2 Minerale
3.3 Gesteine
3.4 Gebirge, Fels
3.5 Bestimmung der Minerale und Gesteine
3.6 Kreislauf der Gesteine
3.7 Übungsaufgaben
4. MAGMATISCHE GESTEINE
4.1 Magma, Lava
4.2 Magmatite, Magmendifferentiation
4.3 Vulkane, Vulkanite
4.4 Plutone, Plutonite
4.5 Magmatische Gänge, Ganggesteine
4.6 Gefüge der Magmatite
4.7 Bautechnisch bedeutende Magmatite
4.8 Übungsaufgaben
5. METAMORPHE GESTEINE
5.1 Temperatur- und Druckgradienten in der Erdkruste
5.2 Metamorphose
5.3 Einteilung der Metamorphite
5.4 Migmatite
5.5 Gefüge der Metamorphite
5.6 Fazies
5.7 Bautechnisch bedeutende Metamorphite
5.8 Übungsaufgaben
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6. SEDIMENTGESTEINE
6.1 Einteilung der Sedimentgesteine
6.2 Klastische Sedimente
6.3 Chemische Sedimente
6.4 Biogene Sedimente
6.5 Bautechnisch bedeutende Sedimentgesteine
6.6 Übungsaufgaben
7. ENTSTEHUNG UND KLASSIFIKATION VON LOCKER- UND
FESTGESTEINEN
7.1 Klima als Motor der Gesteinsbildung
7.2 Verwitterung
7.3 Erosion, Transport, Sedimentation
7.4 Ansprache von Locker und Festgesteinen
7.5 Übungsaufgaben
8. ERDGESCHICHTE UND BAUGRUNDEIGENSCHAFTEN
8.1 Erdgeschichtliche Epochen und geologische Formationen
8.2 Geodynamik
8.3 Meeresspiegelschwankungen
8.4 Stratigraphie und Morphologie
8.5 Stratigraphie und Baugrundeigenschaften
8.6 Übungsaufgaben
9. TEKTONISCHE GRUNDLAGEN
9.1 Faltung, Deckenüberschiebung
9.2 Geologische Verwerfungen
9.3 Halokinese, Diapirismus
9.4 Felsklüfte und -gefüge
9.5 Übungsaufgaben
10. DARSTELLUNG VON SCHICHTFLÄCHEN UND KLÜFTEN
10.1 Streichen und Fallen von Schichtflächen und Klüften
10.2 Lagenkugel-Analyse
10.3 Übungsaufgaben zum Lagenkugeldiagramm mit Lösungen
10.4 Weitere Übungsaufgaben zum Lagenkugeldiagramm
11. GEOLOGISCHE ERKUNDUNGEN UND METHODEN
11.1. Baugeologische Erkundung
11.2 Bautechnische Bedeutung der Geomorphologie
11.3 Hangbewegungen
11.4 Erdfälle und Bodensenkungen
11.5 Baugrundvergütung durch Injektionstechnik
11.6 Karten und Profile
11.7 Übungsausgaben
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12. HYDROGEOLOGISCHE GRUNDLAGEN
12.1. Wasserkreislauf
12.2 Grundwasser
12.3 Wasserdurchlässigkeit
12.4 Porosität und Wasseraufnahme
12.5 Quellen
12.6 Karst
12.7 Hydrogeologie im Bauwesen
12.8 Übungsaufgaben
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Arbeitsblätter zum Kurs "GEOLOGIE IM BAUWESEN" Seite I
VORWORT
Die Vorlesung "Geologie im Bauwesen" ist eine Grundlagenvorlesung mit Übungen zur
Einführung in das Studium des geotechnischen Ingenieurwesens. Sie vermittelt Ihnen
am Anfang Ihrer Ausbildung zum Bauingenieur einen ersten Einblick in wesentliche
Teilbereiche Ihrer späteren beruflichen Tätigkeit als Diplom-Ingenieur/in und findet ihre
Fortsetzung in den Kursen „Bodenmechanik", „Grundbau" und „Felsmechanik". In den
Masterkursen der Richtung „Geotechnisches Ingenieurwesen“ folgen vertiefende Kurse
zu "Bodenmechanik", „Grundbau" und "Felsmechanik", die durch die Kurse „Tunnel-
und Stollenbau", „Felsbau über Tage", „Erddammbau" und „Deponiebau" sowie weitere
Spezialveranstaltungen ergänzt werden.
Der Kurs „Geologie im Bauwesen" hat an unserer Hochschule eine lange Tradition. Sie
wurde von Professor Leopold Müller Ende der sechziger Jahre begründet und später
von den Professoren Günter Borm, Edwin Fecker und Otfried Natau fortgeführt mit dem
Ziel, den Studenten des Bauingenieurwesens die Bedeutung der Geologie für ihre Studienrichtung
klar zu machen. Spätestens dann, wenn Sie ein Vertiefungsstudium im
geotechnischen Ingenieurwesen aufnehmen, werden Sie erkennen, wie eng die Geologie
mit dem Bauingenieurwesen verquickt ist und dass Bauen ohne oder gar gegen die
Geologie fatale Folgen haben kann.
Die Ihnen vorliegenden Arbeitsblätter zum Kurs „Geologie im Bauwesen" enthalten den
Vorlesungsstoff in stark komprimierter Form. Trotzdem sind alle geologischen Aspekte,
die mit dem Bauingenieurwesen zusammenhängen, angesprochen. Dass dabei manches
geologische Detail behandelt wird, was Sie in Ihrem späteren Berufsleben nicht
mehr benötigen, lässt sich nicht vermeiden, weil sonst der geologische Zusammenhang
verloren geht.
Die Abbildungen und Tabellen dieses Skriptums sind oft der Fachliteratur entnommen,
ohne dass in jedem Einzelfall alle Urheberrechte überprüft werden konnten. Sie sind
daher nur für den persönlichen Gebrauch bestimmt und dürfen nicht weiterkopiert werden.
Für das Studium und Ihren späteren Beruf ist es nützlich, wenn Sie wenigstens eines
der in der Literaturauswahl genannten Lehrbücher besitzen. Jedenfalls können Sie die
Lehrbücher in der Universitätsbibliothek ausleihen oder im dortigen Lesesaal studieren.
Im Lesesaal der Universitätsbibliothek finden Sie auch eine vollständige Sammlung aller
DIN-Normen, jeweils in der aktuellen Fassung. Das Bauen ist durch Normen sehr
stark reguliert, weshalb Sie sich intensiv mit diesen Normen befassen sollten.
Die Geologie ist eine angewandte Wissenschaft und lässt sich nicht allein im Hörsaal
und aus Büchern begreifen. Wir empfehlen daher über diese Vorlesung hinaus die aktive
Teilnahme an einem geologischen Praktikum zur Gesteinskunde, welches vom Geologischen
Lehrstuhl angeboten wird. Dort lernen Sie die wichtigsten Gesteine und gesteinsbildenden
Minerale kennen und unterscheiden. Eine Fertigkeit, die Ihnen nicht
nur in Ihrem Beruf von Vorteil sein wird, sondern die auch für Ihre Allgemeinbildung von
großem Nutzen ist.

Arbeitsblätter zum Kurs "GEOLOGIE IM BAUWESEN" Seite II
LEISTUNGSNACHWEIS
Die Studienleistung im Kurs „Geologie im Bauwesen“ wird durch einen Leistungsnachweis
ohne Benotung gemäß §17,2 der SPO für den Bachelorstudiengang bescheinigt.
Der Leistungsnachweis ist mit einer erfolgreichen Teilnahme an einer mündlichen Befragung
zu erbringen. Die Befragung wird in Gruppen zu jeweils drei Kandidaten am
Ende des Semesters, noch in der Vorlesungszeit, stattfinden. Termin und Ort werden
rechtzeitig bekannt gegeben.
Gegenstand der Befragung ist der in Vorlesung und Übung behandelte Stoff. Die am
Ende einiger Kapitel aufgelisteten Fragen können als Orientierung dienen. Die ergänzenden
Stichworte sind in Kurzform erläutert und sollten in der Fachliteratur näher recherchiert
werden. Die Arbeitsblätter sind z. T. ausführlicher als die Vorlesungen und
Übungen. Sie sollten Ihnen bei Bedarf zum Nachschlagen dienen. Fragen zum Verständnis
sind erlaubt, machen Sie Gebrauch davon!
Diese Arbeitsblätter stehen im Internet unter
http://www.ibf.uni-karlsruhe.de/gib_skript.html
zum Download bereit.
LITERATURAUSWAHL
Allgemeine und historische Geologie
Murawski, H. und Meyer W. (2010): Geologisches Wörterbuch, 12. Auflage, Elsevier
Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, 24,95 EUR
Press, F. und Siever, R. (2003): Allgemeine Geologie, 3. Auflage, Spektrum Akademischer
Verlag, Heidelberg, TB 50,00 EUR, geb. Ausgabe: 72,00 EUR
Richter, D. (1992): Allgemeine Geologie, 4. Auflage, de Gruyter, Berlin, 34,95 EUR
Tarbuck, E. J. & Lutgens, F. K. (2008): Earth – Introduction to Physical Geology, 9. Auflage,
Pearson Education Int., ca. 90 EUR
Tektonik
Eisbacher, G.H. (1996): Einführung in die Tektonik, 2. Auflage, Spektrum Akademischer
Verlag, Heidelberg, (nur noch antiquarisch erhältlich)
Baugeologie, Hydrogeologie
Fecker, E. und Reik, G. (2001): Baugeologie, 2. Auflage, F. Enke Verlag, Stuttgart,
30,00 EUR
Hölting, B. und Coldewey, W.G. (2009): Hydrogeologie, 6. Auflage, Elsevier Spektrum
Akademischer Verlag, Heidelberg, 39,95 EUR

Arbeitsblätter zum Kurs "GEOLOGIE IM BAUWESEN" Seite III
Klengel, K.J., Wagenbreth, O und Pasek j. (2001): Ingenieurgeologie, 3. Auflage,
Spektrum Akademischer Verlag;
Prinz, H und Strauß, R. (2006): Abriss der Ingenieurgeologie, 4. Auflage, Elsevier
Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, 79,95 EUR
Reinsch, D. (1991): Natursteinkunde, Eine Einführung für Bauingenieure, Architekten,
Denkmalpfleger und Steinmetze, Spektrum Akademischer Verlag.(nur noch antiquarisch
erhältlich)
Normen
DIN 4020, Sept. 2003: Geotechnische Untersuchungen für bautechnische Zwecke
DIN EN ISO 14688-1: Geotechnische Erkundung und Untersuchung - Benennung, Beschreibung
und Klassifizierung von Boden - Teil 1: Benennung und Beschreibung (ISO
14688-1:2002); Deutsche Fassung EN ISO 14688-1:2002
DIN EN ISO 14688-2: Geotechnische Erkundung und Untersuchung - Benennung, Beschreibung
und Klassifizierung von Boden - Teil 2: Grundlagen für Bodenklassifizierungen
(ISO 14688-2:2004); Deutsche Fassung EN ISO 14688-2:2004
DIN EN ISO 14689-1: Geotechnische Erkundung und Untersuchung - Benennung, Beschreibung
und Klassifizierung von Fels - Teil 1: Benennung und Beschreibung (ISO
14689-1:2003); Deutsche Fassung EN ISO 14689-1:2003
DIN EN ISO 22475-1: Geotechnische Erkundung und Untersuchung - Probenentnahmeverfahren
und Grundwassermessungen - Teil 1: Technische Grundlagen der Ausführung
(ISO 22475-1:2006); Deutsche Fassung EN ISO 22475-1:2006
DIN EN ISO 22475-2: Geotechnische Erkundung und Untersuchung - Probenentnahmeverfahren
und Grundwassermessungen - Teil 2: Qualifikationskriterien für Unternehmen
und Personal (ISO/TS 22475-2:2006); Deutsche Fassung CEN ISO/TS 22475-
2:2006
DIN 4023, März 1984: Baugrund- und Wasserbohrungen; Zeichnerische Darstellung
der Ergebnisse
DIN EN 1998-1: Eurocode 8: Auslegung von Bauwerken gegen Erdbeben - Teil 1:
Grundlagen, Erdbebeneinwirkungen und Regeln für Hochbauten; Deutsche Fassung
EN 1998-1:2004 + AC:2009