2025-04-232025-04-23https://hdl.handle.net/11420/55434Obwohl die meisten Böden im ungesättigten Zustand vorliegen, werden die geotechnischen Berechnungen in der Regel unter Berücksichtigung des gesättigten Zustands durchgeführt, was bedeutet, dass die Luft im Porenraum und damit auch die Kapillarkräfte zwischen den Körnern vernachlässigt werden. In der Geotechnik wird der kapillare Zusammenhalt aus zwei Gründen meist nicht berücksichtigt: Es ist schwierig, ihn zu berechnen und auch sicherzustellen, dass der Wassergehalt des Bodens konstant bleibt. Um die Entwurfswerkzeuge zu verbessern und die Simulation von Böden durch einen Computer zu ermöglichen, werden numerische Methoden eingesetzt. In diesem Forschungsvorhaben soll im ersten Teil eine numerische Methode weiterentwickelt werden, die in der Lage ist, diese ungesättigten Böden auf der Partikel- und Mesoskala zu simulieren. Dieses Tool wird in der Lage sein, Mehrphasenströmungen in körnigen Medien mit der Lattice-Boltzmann-Methode (LBM) aufzulösen und die Kornbewegung mit der Diskrete-Elemente-Methode (DEM) zu verfolgen. Indem man den Impulsaustausch zwischen allen drei Phasen beobachtet, kann man beobachten, was daraus folgt. Das Hauptziel dieser Forschung ist die numerische Visualisierung des hydromechanischen Verhaltens ungesättigter Böden. Das genannte numerische Werkzeug wird weitere Untersuchungen darüber ermöglichen, wie sich effektive Spannungen und damit Steifigkeit und Scherfestigkeit in ungesättigten Medien entwickeln und wie Bodeneigenschaften und Kornbewegung dieses Verhalten beeinflussen. Unter Variation von Bodenparametern und Korneigenschaften werden mehrere numerische Simulationen durchgeführt, um deren Einfluss auf effektive Spannungen und Scherfestigkeit zu beobachten.Although most soils exist in the unsaturated state, usually the geotechnical calculations are done considering the saturated state, which means that the air in the pore space is neglected and thus also the capillary forces between the grains. In geotechnical engineering, the capillary cohesion is usually not considered because of two factors: it is difficult to calculate it and also to assure that the water content of the soil will stay constant. In order to enhance design tools and allow simulation of soils by a computer, numerical methods are employed. This research proposal intends to further develop a numerical method that is able to simulate those unsaturated soils in the particle and meso-scale at its first part. This tool will be able to resolve multiphase flow in granular media using the Lattice Boltzmann method (LBM) and track grain movement using Discrete Element Method (DEM). By observing the momentum exchange between all three phases, it is possible to observe what follows from it. The main objective of this research is to numerically visualize the hydromechanical behaviour of unsaturated soils. The mentioned numerical tool allows further investigations of how effective stresses and consequently stiffness and shear strength develop in unsaturated media, and how soil properties and grain movement influence this behaviour. Multiple numerical simulations will be carried out while varying soil parameters and grain characteristics in order to observe their influence on effective stresses and shear strength.