Das Verfahren des dynamischen Rüttelstopfens wird aufgrund seiner Effizienz bei der Bearbeitung tiefer Fundamente häufig für Bergbaugrundstücke verwendet. In Bergbauregionen neigen aufgeschüttete Fundamente jedoch dazu, Böschungen zu bilden, wobei die Auffüllung meist aus kiesigem Boden mit ungleichmäßiger Korngrößenverteilung besteht. Die dynamische Belastung durch das Rüttelstopfen kann Böschungsrutschungen auslösen und stellt eine Gefahr für die Baustellensicherheit dar. Daher ist es dringend erforderlich, die dynamischen Reaktionsgesetze und Bruchmechanismen zu klären. Zur Lösung dieser Probleme wurde eine kooperative Studie mit Feldmessungen, 3D-Scans und diskreten Elementmethodensimulation durchgeführt: Durch Feldmessungen wurden dynamische Reaktionsdaten des Rüttelstopfens gewonnen, die Form der Gesteinskörner wurde mittels 3D-Scan erfasst, und ein numerisches PFC3D-Modell basierend auf der diskreten Elementmethode (DEM) erstellt. Unter Berücksichtigung der Einflüsse der Form der Gesteinskörner auf die Reaktion des Böschungsgrunds wurde ein Formkorrekturfaktor η eingeführt, um das Bruchfestigkeitskriterium der Partikel zu optimieren, und ein gekoppeltes Modell der Rüttelstopfstörung mit Partikelzerstörungsmechanismus entwickelt. Die Studie zeigt makro- und mikrodynamische Reaktionsgesetze der Rüttelstopfzone und der Böschungszone auf: Die oberflächennahen Bodenschichten in der Rüttelstopfzone verdichten sich durch Partikelpressung, wodurch die Porosität verringert wird; der Böschung zeigt einen progressiven Schaden, der Böschungswinkel nimmt von 45° auf 20° ab, das Verschiebungsfeld am Böschungsgrat durchläuft synchron drei Phasen der Formänderung; am Böschungsgrat nimmt die Porosität durch Zugverformung zu, am Böschungsfuß durch Pressung ab; die Energianalyse zeigt das Wesentliche, die Partikel durchlaufen zunächst eine "Pressverdichtungsphase" und dann eine "Gleitrutschphase", beide Phasen treiben gemeinsam den Böschungsschaden an.

dynamisches Rüttelstopfen; kiesiger Böschungsboden; dynamische Reaktion; Bruchmodus