Bestimmung von Festigkeitskenngrößen für MBA-Reststoffe

• Jan Bauer
• Dr. Kai Münnich
• Prof. Dr. Klaus Fricke

Im Hinblick auf die Standsicherheit von Deponien ist die Ermittlung von Festigkeitsparametern des Ablagerungsmaterials wesentlich. Für MBA-Reststoffe sind die Laboruntersuchungen im Vergleich zu den unbehandelten Siedlungsabfällen einfacher und die Verwendung konventioneller bodenmechanischer Apparaturen ist möglich geworden. Die Interpretation der Versuchsergebnisse ist jedoch oftmals problematisch, da MBA-Material nicht das aus der Bodenmechanik bekannte Spannungs-Verformungs-Verhalten aufweisen muss. Ein MBA-Material, welches mit einem Siebschnitt kleiner 40 bis 60 mm zur Ablagerung kommt, weist einen vergleichsweise hohen Anteil an faserigen Komponenten auf, die insbesondere das mechanische Festigkeitsverhalten im Laborversuch signifikant beeinflussen und eine Ermittlung der konventionellen Scherparameter, Reibungswinkel und Kohäsion, erschwert. Im Spannungsverformungsverhalten kommt es aufgrund der begrenzten Verformungsmöglichkeiten der konventionellen bodenmechanischen Geräte häufig nicht zu einem Versagen der Probe, an dem die Festigkeitsparameter im Bruchzustand definiert werden können. Eine Definition von verformungsabhängigen Scherparametern erfordert für eine Standsicherheitsbetrachtung jedoch eine hinreichend genaue Abschätzung der tatsächlichen Verformungen innerhalb des Deponiekörpers. Insbesondere bei strukturstarken Materialien können im Labormaßstab anisotrope Materialeigenschaften im mechanischen wie auch im hydraulischen Verhalten auftreten, die die Versuchsergebnisse stark beeinflussen und somit nicht uneingeschränkt auf die in-situ Verhältnisse übertragbar sind.

In view of the landfill stability the determination of strength parameters of the material to be landfilled is essential. Compared to MSW the determination of material properties of MBT residues in the laboratory is easier and the utilisation of conventional soil mechanics laboratory equipment is possible. However the interpretation of the results is often problematic, because MBT material doesn’t show the typical stress-strain-behaviour known from the soil mechanics consideration. A material to be landfilled with a maximum particle size of 40 to 60 mm exhibits a comparatively high amount of fibrous components, which influence the mechanical behaviour in the laboratory test in particular and make the determination of the conventional shear parameters friction angle and cohesion difficult. Due to the limited deformation of the direct shear test device mostly no sample failure and therefore no peak strength occur to determine the shear parameters at the state of failure. Deformation dependant shear parameters can be defined but their application in stability calculations requires the knowledge of insitu deformations. Especially materials containing a large portion of structured components exhibit an anisotropic behaviour in laboratory scale concerning the mechanical as well as the hydraulic behaviour and therefore cannot be transferred into in-situ conditions without reservation.

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