Ein Stoffmodell vom Überspannungstyp für wassergesättigten Sand

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Zur Abbildung des ausgeprägt nichtlinearen Verformungsverhaltens von Sand wird ein neues Konzept vorgestellt, das basierend auf einer zeitabhängigen Plastizitätstheorie in Verbindung mit einem Überspannungskonzept als besonderen numerischen Vorteil eine symmetrische Formulierung der Systemmatrizen auch bei bichtassoziierten Fließregeln zulässt. Da granualre Stoffe lange vor dem Erreichen des Grenzzustands der Tragfähigkeit bereits große Verzerrungen erleiden, ist eine geometrisch nichtlineare Modellbildung erforderlich. In dieser Arbeit wird die übliche Annahme kleiner Verzerrungen auf die elastischen Anteile beschränkt, für die inelastischen Anteile und für die Gesamtverzerrungen gilt diese Einschränkung nicht. Die inelastischen Verzerrungen werden für die Modellbildung in volumenkonstante plastische und dilatante, d. h. die Lagerungsdichte ändernde Anteile getrennt. Ferner wird eine Kopplung des Verformungsverhaltens des Sands mit den Strömungsprozessen eines in den Kapillaren vorhandenen kompressiblen Fluids hergeleitet. Hiermit wird die Spannungsumlagerung vom Boden auf das Fluid und umgekehrt in ihrer zeitlichen Entwicklung erfasst. Unter den entsprechenden physikalischen Voraussetzungen ist sogar der stufenlose Übergang von einer tragfähigen granularen Struktur bis zu deren Destabilisierung durch Verflüssigungseffekte darstellbar.