Numerische Untersuchungen mittels des DEM-Codes UDEC zum Einfluss des Bergwasserspiegels auf die Stabilität der Felsgleitung Misljoch (Navistal, Tirol)

Abstract

In der Gemeinde Navis in Tirol kommt es in der Kerschbaumsiedlung durch Hangbewegungen zu massiven Schäden an Gebäuden. Der Grund für diese Bewegungen ist einerseits eine tiefreichende Felsgleitmasse und andererseits ein auf Ihr lagernder 40 m mächtiger, wasserführender Schuttstrom. Die Bewegungsraten an der Oberfläche des Schuttstromes wurden mittels Totalstation ermittelt und erreichen Geschwindigkeiten von 1-3 cm/a. Der Höhenunterschied von der Gratregion bis zum Hangfuß (Navisbach) beträgt in etwa 1000 m. Die Mittlere Hangneigung beträgt ca. 22°. Ziel und Herausforderung der Arbeit war es, herauszufinden, wie bzw. wie stark die tiefreichende Hangbewegung durch saisonale Schwankungen des Bergwasserspiegels beeinflusst bzw. gesteuert wird. Zur Beantwortung dieser Fragen wurde ein diskontinuumsmechanisches numerisches Modell mit Hilfe des Distinct Element Codes UDEC (Itasca Consulting Group) erstellt und der Effekt von geringfügigen Bergwasserspiegelschwankungen basierend auf den hydrologischen Daten der Wildbach und Lawinenverbauung und der Masterarbeit von Pichler (2015) und Rieder (2016) modelliert. Bei den numerischen Untersuchungen wurde die Stabilität der Böschung systematisch für die unterschiedlichen Bergwasserspiegelverläufe mit Hilfe des globalen Sicherheitsfaktors nach ÖNORM B4433 bewertet. Die Bestimmung des Sicherheitsfaktors erfolgte mit Hilfe der Methode der Festigkeitsreduktion, welche sowohl auf die Festigkeitsparameter das Gestein als auch auf die Trennflächen angewendet wurde. Mit Hilfe von UDEC und den durchgeführten Grenzgleichgewichtsberechnungen war es möglich, die Auswirkungen der Massenbewegung in Bezug auf den Bergwasserspiegel abzuschätzen und grundlegende mechanische Zusammenhänge der Interaktion Bergwasserspiegel-Massenbewegung zu erkennen. Es konnte auch gezeigt werden, dass die angenommenen Gleitflächen aus der Arbeit von Pichler (PICHLER, 2015) zwar dieselbe Tiefenlage besitzt aber sich ein anderer Versagensmechanismus als Gleiten auf polygonalen Gleitflächen einstellt.

At Kerschbaumsiedlung which is located within the municipality of Navis in Tirol, Austria, massive damage to buildings has occurred as a result of slope instabilities which are being mainly expressed into two discrete forms: a deep sited landslide and an earth flow. The reason for these land movements is, on the one hand, a deep sited rock slide, and on the other hand, an earth flow with a thickness of up to 40 m. Movement rates on the surface of the earth flow were determined by means of a total station and reached velocities of 1-3 cm / a. The difference in altimeter between the ridge region and the foot of the slope (Navisbach) is about 1000 m. The average slope is about 22 ° The aim and challenge of this Master’s Thesis was to investigate to what extend the long-range (overall) slope movement is influenced or controlled by seasonal fluctuations of the mountain water-table level. In order to answer these questions, a numerical model was developed using the Distinct Element Code UDEC (Itasca Consulting Group). The effect of minor changes in the mountain water-table on the factor of safety has been modeled, based on hydrological data of the Torrent and Avalanche Control, Austria, and data reported in the Master’s Theses of Pichler (2015) and Rieder (2016) In the numerical investigations, the stability of the slope was systematically assessed for different mountain water-table levels, by calculating the global safety factor according to ÖNORM B4433. The safety factor was derived by means of the strength reduction method, which was applied both to the strength parameters of the intact rock as well as to the strength parameters of the discontinuities. With the help of UDEC and the calculations carried out according to the balance equilibrium approach, it has been possible to quantify the effects of mountain water-table level fluctuations on mass movement rates, as well as, to recognize their basic mechanical relationships and interaction. It could also be shown that sliding surfaces, calculated in this Thesis compared with those reported in the work of Pichler (PICHLER, 2015), can occur at the same depth but a different failure mechanism, other than sliding on polygonal surfaces could be in effect.