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Karbonatkarst

Kartenausschnitt
Kartenausschnitt
Das Bild zeigt eine hellbraune und zum Teil gräuliche Steinwand in deren Mitte Wasser aus einem Hohlraum fließt.
Grundwasseraustritt aus Karsthohlräumen in einem Steinbruch bei Ditzingen
Das Bild zeigt eine ockerfarbene, gelb-braune Steinwand. Die Oberfläche der Wand ist sehr unregelmäßig und im Gestein sind verschiedene Strukturen zu erkennen, wie zum Beispiel aufgeweitete Klüfte, Schlote oder Lösungsspuren.
Durch Karstprozesse verändertes Karbonatgestein
Zu sehen ist eine weite begrünte Ackerfläche, in deren Mitte sich eine trichterförmige Vertiefung befindet. Die Doline ist mit Gestrüpp und Bäumen bewachsen. Links wird der Acker bis zum Hintergrund von Wald begrenzt.
Doline bei Bartholomä

Als ein weitverbreitetes Erscheinungsbild deuten oberflächlich abflusslose Bodensenken mit meist rundlichem Umriss – gemeinhin als Dolinen bezeichnet – auf Lösungsvorgänge im Untergrund hin. Je nach Entstehung wird hierbei zwischen Lösungsdoline, Schwunddoline, Einsturzdoline oder Sackungsdoline unterschieden.

Zu sehen ist ein schwarzweiß gezeichneter Geländequerschnitt, der die Absenkungen und Vertiefungen verschiedener Dolinen und Erdfälle aufzeigt.

Dolinen- und Erdfalltypen. Je nach Entstehung wird zwischen Lösungsdoline, Schwunddoline, Einsturzdoline oder Sackungsdoline unterschieden.

Zu sehen ist ein farbig gezeichneter, blockhafter Geländeausschnitt, mit flacher Kuppe und Hangschräge rechts. Der Geländeausschnitt zeigt verschiedene Erscheinungsformen der Verkarstung, wie Bachschwinde, Dolinenkette und Erdfall.
Erscheinungsformen der Karbonatverkarstung
Zu sehen ist eine gelblich braune Steinwand in deren Mitte sich eine Spalte mit leicht dunklerem Material vom restlichen Gestein farblich absetzt. An dieser Stelle ist die Oberfläche auch etwas eingesackt.
Mit Lehm verfüllte, konisch verlaufende Schlotstruktur in einem Steinbruch bei Merdingen

Verbesserung des Baugrundes

Der Baugrund in Gebieten mit Karbonatverkarstung ist durch eine starke Variation der Tragfähigkeit auf engem Raum geprägt. Unverwitterte Karbonate stellen einen guten, tragfähigen Baugrund dar. Demgegenüber sind ehemalige Verkarstungsstrukturen häufig mit locker gelagertem Lockergestein mit teils organischen Anteilen verfüllt und können bei Belastung stark setzungsempfindlich reagieren. Eine Verbesserung des Baugrundes erfolgt daher häufig durch Ausräumen dieser wenig tragfähigen Verkarstungsfüllungen und Ersetzen mit Betonplomben, Magerbeton oder grobem Kiesmaterial, bzw. dem Verpressen von Hohlräumen oder von Auflockerungszonen. Schwierige Untergrundverhältnisse können aber auch eine Tiefgründung (z. B. mittels Gründungspfählen) im tragfähigen, idealerweise karstfreien Gebirge erfordern. Zur Überbrückung verkarsteter Bereiche und Verhinderung von plötzlichen Einbrüchen kann bei Verkehrswegen ferner der Bodenaustausch und Einbau von Zuglagen aus bewehrter Erde oder der Einbau von armierten Betonplatten erfolgen (Prinz & Strauß, 2011).

Konstruktive Maßnahmen

Ziel der konstruktiven Sicherung von Bauwerken ist eine schadlose Aufnahme auftretender zusätzlicher Spannungen, die infolge der im Untergrund ablaufenden Verkarstungsprozesse entstehen. Dies kann z. B. durch ausgesteifte Einzel- und Streifenfundamente mit einer zusätzlichen horizontalen Aussteifung sowie ggf. zugfesten Verbindungen der einzelnen Gründungselemente erreicht werden. Die Bauwerkslasten sollten hierbei – je nach Erfordernis – über eine größere Fläche in den Untergrund eingeleitet werden.

Neben den Gründungselementen können innerhalb der Gebäude durch Einbau von Dehn- oder Gleitfugen sowie einer flexiblen Konstruktion von Gebäudeteilen zusätzliche Sicherheiten geschaffen werden. Bei Brückenbauwerken können beispielsweise die Auflager nachjustierbar konstruiert werden, sowie Bauelemente generell getrennt ausgebildet werden (Büchner, 1991; Prinz & Strauß, 2011).

Wasser spielt beim Verkarstungsprozess eine entscheidende Rolle, weshalb konzentriertes Eindringen von Wasser in den Untergrund (z. B. durch Leckagen an Leitungen) im Einflussbereich von Gebäuden, Infrastruktur oder Versorgung-/Entsorgungsleitungen verhindert werden sollte. Auch sollten technische Versickerungsanlagen außerhalb des Einflussbereichs von Bauwerken und technischer Einrichtungen errichtet werden. Durch diese technischen Maßnahmen soll verhindert werden, dass feinkörnige Ablagerungen aus lockergesteinserfüllten Hohlräumen ausgespült werden und den oberflächennahen Baugrund verschlechtern. Ver- und Entsorgungssysteme sollten daher generell flexibel konstruiert werden, um Verformungen bis zu einem bestimmten Grad schadlos aufnehmen zu können.

Literatur

  • Büchner, K.-H. (1991). Die Gefährdung von Bauwerken durch Erdfälle im Vorland des Westharzes. – Geologisches Jahrbuch, Reihe C, 59, 40 S., Stuttgart (Schweizerbart).
  • Hölting, B. & Coldewey, W. G. (2013). Hydrogeologie – Einführung in die Allgemeine und Angewandte Hydrogeologie. 438 S., Berlin, Heidelberg (Springer-Verlag).
  • Prinz, H. & Strauß, R. (2011). Ingenieurgeologie. 5. bearbeitete und erweiterte Auflage., XIII + 738 S., Heidelberg (Spektrum Akademischer Verlag).
  • Wagenplast, P. (2005). Ingenieurgeologische Gefahren in Baden-Württemberg. – LGRB-Informationen, 16, S. 1–79.
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