Instabile Hänge und andere risikorelevante natürliche Prozesse: Nachdiplomkurs in angewandten Erdwissenschaften

425 Pages·1996·14.219 MB·German

by  Dr. Bjürn Oddsson (auth.)

M 0 n t e Proceedings of the Centro Stefano Franscini
Verita Ascona
Herausgegeben von H. Fluhler, ETH Zurich
Instabile Hange und
andere risikorelevante
naturliche Prozesse
Nachdiplomkurs in angewandten Erdwissenschaften
Herausgegeben von
Bjorn Oddsson
NACHD PLOMKURS
IN
ANGEWANOTEN
EROWISSENSCHAFTEN
1996 Birkhauser Verlag
Basel . Boston . Berlin
Autor:
Dr. sc.nat.ETH Bjorn Oddsson, Geologe
Leiter des ETH-NDK in angewandter Erdwissenschaften
No H-51
ETH Zentrum
CH-8092 ZOrich
Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme
Instabile Hiinge und andere risikorelevante natiirliche Prozesse
: Nachdiplomkurs in angewandten Erdwissenschaften / Bjorn Oddsson. -
Basel; Boston; Berlin: Birkhauser, 1996
(Monte Veritil)
ISBN-13: 978-3-0348-9882-9 e-ISBN-13: 978-3-0348-9042-7
001: 10.1007/978-3-0348-9042-7
NE: Oddsson, Bjorn
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© 1996 Birkhauser Verlag, Postfach 133, CH-4001 Basel, Schweiz
Softcover reprint of the hardcover 1st edition 1996
Camera-ready Vorlage durch den Herausgeber erstelit
Gedruckt auf saurefreiem Papier, hergestelit aus chlorfrei gebleichtem Zelistoff. TCF =
ISBN 978-3-0348-9882-9
987654321
Inhaltsverzeichnis
1. Tell: Instablle Hinge. Ursachen, klimatische Einfliisse - Beobachtung und Sanierung
NDK 1. Blockkurs, 10.-15. Mai 1993, ETH Zurich und Monte Verita, Ascona
Vorwort
Dr. B. Oddsson 1
Begrussung
Prof Dr. C.M. Schindler. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Einfuhrung in die Grundtypen von Instabilitat
Prof Dr. C. M. Schindler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Randbemerkungen zu den instabilen Hangen in der Schweiz (13'000 v. Chr. bis 1932)
Prof Dr. R. Trampy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Bodenmechanische Grundlagen, Mechanismen und Bewegungsablaufe
von Rutschungen
Dr. R Bucher ............................................... 23
Tonmineralogische Grundlagen der Scherfestigkeit tonhaltiger Lockergesteine
Dr. R Madsen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Erfassung, Darstellung und Beurteilung von Naturgefahren - Sinn und Zweck
Dr. D. Bollinger ............................................. 55
Kartierung und Risikobeurteilung von instabilen Hangen in der Slowakei
Dr. R. Adamcova . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Aussergewohnliche Rutschungen, Felssturze und Murgange
Prof Dr. C. Schindler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Neue Entwicklungen der Stabilitatsberechnung von Boschungen im Fels
Prof Dr. K. Kovari und S. Bergamin
(Manuskript wurde nicht eingereicht)
Grundlagen und Anwendungen des Navigationssystems GPS
Prof Dr. Kahle und Dr. Cocard ................................... 85
Geomechanische Instrumentierung und automatische Uberwachung von
instabilen Hangen
Dr. A. Thut ................................................ 105
Geophysikalische Methoden
Dr. E. Scheller .............................................. 119
Klimaveranderung im 21. lahrhundert: Folgen fur die alpine Landschaft?
Prof Dr. H. Weissert .......................................... 133
VI
Raumlich-zeitliche Verteilung von Niederschlagen
Dr. D. Grebner . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 141
Gletscherschwund, Permafrostdegradation und periglaziale Murgange im
hochalpinen Bereich
Dr. W. Haeberli .......................................... ; . .. 163
Murgange erkennen und bewerten
Dr. M. Zimmermann .......................................... 183
Einfluss der Vegetation auf die Hangstabilitat
A. Boll
(Manuskript wurde nicht eingereicht)
Bautechnische Sanierungsmoglichkeiten bei Hanginstabilitaten
Dr. R Bucher ............................................... 197
N4 Flurlingen: Durch Tunnelbau beschleunigte Kriechbewegung und deren
Konsequenzen fUr die BauausfUhrung
Dr. S. Frank und Dr. R. Rey . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 203
Durch Spiegelschwankungen des Stausees Wagital beeinflusste Kriechbewegungen
Prof Dr. H.liicklit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 219
Bergsturz und Steinschlag. Sturzbahnsimulierung mit dem Computer
Dr. P. Egger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 227
Sanierungssprengungen Bortwald (Kt. Glarus)
B. Gugger ................................................. 237
Die Rutschung "La Praz" , Ballaigues VD
R. Molzahn und M. Fahrni ...................................... 241
Anomales Verhalten einer Grossrutschung. Hypothesen zur Erklarung der
Mechanismen und dementsprechend geeigneter Sanierungsmassnahmen
L. Bonzanigo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 243
2. Teil: Risikorelevante natiirliche Prozesse. Datenerhebung und ModeUiemng
NDK 3. Blockkurs, 5.-9. April 1994, Monte Verita, Ascona
Begriissung
Dr. B. Oddsson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 257
Beurteilung von Naturkatastrophen aus Sicht der Versicherungswirtschaft
A. Schraft ................................................. 261
Zur Ethik eines verantwortlichen Umgangs mit der Natur
Prof Dr. H. P. Schreiber ........................................ 267
Methoden der Sicherheits-und Risikoanalyse
Prof Dr. A. Gheorghe und Dr. RK. Gmiinder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 275
VII
Grundwassermodelle: eine generelle Obersicht
Dr. R Stauffer . . . . . . . . . . . . . . . . ....... . 287
Gefahrdung des Grundwassers
Dr. E. Hoehn . .............. . 299
Datenerhebung bei Grundwasseruntersuchungen
Dr. E. Hoehn ........................... . 303
Prozesse im Grundwasser und ihre Modellierung; Geologische Ansatze zur Bestim
mung der Heterogenitat des Untergrundes - geologisch-hydraulische Charakteristika
Dr. P. Huggenberger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 307
Risikorelevante Betrachtungen im Rahmen von geologischen Deponiestandort
Untersuchungen
Dr. M. Niggli ............................................... 321
Ausbreitung von Luftschadstoffen
Dr. H. P. Schmid und Dr. M. Rotach .............. . 337
Abschatzung von Bergwasserzufliissen und Oberflachenauswirkungen am Beispiel
des Gotthard-Basistunnels
Dr. S. Low, Dr. B. Ehrminger, W. Klemenz und D. Gilby . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 353
Beurteilung der Langzeitsicherheit von Endlagern fUr radioaktiver AbfaIle -
Datenerhebung und Modellierung
Dr. A. Gautschi und Dr. P. Zuidema ................................ 377
Sicherheit im Spannungsfeld "Hochwasser und Revitalisierung"
Dr. M. Jiiggi ........................................ . 391
Murgange: Prozess, Modellierung und Gefahrenbeurteilung
Dr. D. Rickenmann ................................ . 397
Zentrifugenmodelle und ihre Anwendung zur Beurteilung von geotechnischen
Stabilitatsproblemen
Dr. R Bucher ............................... .......... . 409
Oberwachung instabiler Hange im Spannungsfeld von Risiko und vertretbaren
wirtschaftlichen Kosten
Dr. H. Aeschlimann ........... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ....... . 417
1. Teil
Instabile Hange
Ursachen, klimatische Einflusse -
Beobachtung und Sanierung
Instabile Hange und andere risikorelevante natiirliche Prozesse, Monte Verit;;, © 1996 Birkhauser Verlag Basel
Vorwort
Bjorn Oddsson
Die angewandten Erdwissenschaften entwickelten sich aus dem Bediirfnis der fruhen Zivili
sation zur Exploration von Rohstoffen, Erschliessung von Verkehrswegen und ErstelIung
von Bauwerken alIer Art. Bis weit in dieses Jahrhundert waren die Ingenieurgeologen hiiufig
die einzigen Naturwissenschafter, die an so1chen Projekten beteiligt waren. Oft blieben die
Umwe1tanliegen unbeachtet beim Bestreben nach steigenden materielIen Wohlstand.
In den letzten 30 Jahren sind die Nutzungsanspriiche an den knappen verfiigbaren Raum
un seres Landes drastisch gestiegen. Wachsende Probleme ergeben sich bei der Rohstoffge
winnung und bei der Abfallbeseitigung. Dies wie auch globale und lokale Bedrohungen
unseres Lebensraumes haben die Aufgaben neu definiert und das Berufsbild der Naturwis
senschafter/innen und Ingenieure/innen stark verandert. Der Aufbau der obersten Teile der
Geosphare, ihre Wechselwirkung mit der Atmosphare und die natiirliche Stoffzirkulation -
das traditionelle Gebiet der Erdwissenschaften -ist bei der Losung der anstehenden, meist
anthropogen verursachten Umwe1tprobleme von zentraler Bedeutung. Gleichzeitig haben
sich die technischen Methoden fiir Beobachtung, Analyse und Sanierung rasch weiterent
wicke1t.
In diese Richtung zielen die seit 1993 an der ETH Zurich angebotenen Nachdiplomkurse in
angewandten Erdwissenschaften. Neben dem multidisziplinaren Weiterbildungsauftrag ist
der Gedankenaustausch zwischen den entsprechenden Fachleuten angestrebt und die For
derung der Zusammenarbeit und des gegenseitigen Verstandnisses zwischen Hochschule,
Privatwirtschaft und den Behorden anvisiert.
Das vorliegende Buch enthalt die Vortrage des ersten und des dritten Nachdiplomstudien
kurses in angewandten Erdwissenschaften, die beide im Seminarzentrum Centro Stefano
Franscini der ETH auf dem Monte Veriti! oberhalb von Ascona abgehalten wurden:
2 B.Oddsson
Instabile Hange. Ursachen, klimatische Einfliisse -Beobachtung und Sanierung,
10.-15. Mai 1993 und
Risikorelevante natiirliche Prozesse. Datenerhebung und Modellierung,
5.-9. April 1994.
Es solI einen Ausschnitt gegenwartiger Forschung vermitteln und einen Einblick in
fachtibergreifende Problemlosungen aus der Praxis gewlihren. Durch die Veroffentlichung
werden die Kursbeitrage einem grosseren Publikum zuganglich gemacht.
Die Entstehung des Buches ist in dem Sinne ungewohnlich, dass der Entschluss zur Publi
kation nachtraglich reifte und daher fUr die Referenten tiberraschend kam. Dass sie dennoch
bereit waren mitzumachen, ist nicht selbstverstandlich. Viele von ihnen nutzten die Gelegen
heit zur griindlichen Ueberarbeitung und fUgten dem Text neue innovative und wertvolle
Ansatze bei. Den Autoren gebtihrt mein aufrichtiger Dank.
Die zwei Buchteile, an sich als selbstandige Seminarblocke konzipiert, gehen flies send in
einander tiber. Beiden gemeinsam ist die Fixierung auf diejenigen Naturgefahren, welche das
Leben in unserem Land standig bedrohen. Am eindriicklichsten sichtbar ist dies bei den
Hanginstabilitaten, von denen der erste Teil ausschliesslich handelt. Ausgehend von den
Grundlagen der Mechanismen und Bewegungsablaufe schliessen sich Beitrage tiber ver
schiedene Ansatze zur Beobachtung und Erfassung von Bodenbewegungen an. Die nachfol
gende Analyse der Ursachen nimmt Bezug zu den viel diskutierten globalen Klimaverande
rungen sowie zu anderen gewollten oder ungewollten Eingriffen des Menschen in die Natur.
Die Korrektur und Vermeidung von Hanginstabilitaten durch Sanierung und andere Mass
nahmen bilden an Hand von Fallbeispielen einen logischen Abschluss dieses Themas.
1m zweiten Buchteil wird das Thema urn einige weniger offensichtliche Gefahrenprozesse,
wie die Schadstoffausbreitung in der Geosphare, Hydrosphare und der Atmosphare oder die
Beeinflussung von Grundwasserstromen durch Tunnelbauten erweitert. Gesamthaft zeigen
die Beitrage sehr eindriicklich, wie vemetzt die Phanomenanalyse, die Datenerhebung und
die Modellierung der Prozesse sind. Ftir die hierauf beruhende verlassliche Risiko
beurteilung ist deshalb die sorgfaltige gesamtheitliche Betrachtung unerlasslich.
Einige besondere Umstande, wie auch das Engagement vieler Leute, waren verantwortlich
ftir das Zustandekommen der Nachdiplomkurse. Ftir die Ztindung und die noch unermtid
lichen Beratungen danke ich dem Initiator Professor Dr. Conrad Schindler. Die grossztigige
finanzielle Untersttitzung der ETH Ztirich im Rahmen der Offensive des Bundesrates zur
Forderung der beruflichen Weiterbildung verhalf dem Projekt zum entscheidenden Durch
bruch. Dem Prorektor ftir Fortbildung an der ETH, Professor Dr. Willy A. Schmid, danke
ich fUr sein Wohlwollen und personlichen Einsatz bei der Planung, Vorbereitung und