15. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Februar 2026 369 Geotechnische Risiken durch Starkregenereignisse - Untersuchungen zur Gesamtstandsicherheit und Gefahrenabschätzung für Verkehrswege Prof. Dr.-Ing. Carola Vogt-Breyer Hochschule für Technik, Stuttgart Dipl.-Geol. Dr. Martin Brodbeck Smoltczyk & Partner GmbH, Stuttgart Zusammenfassung Starkregenereignisse wirken sich auf unterschiedliche Weise in geneigtem Gelände und in Böschungssituationen auf die Gesamtstandsicherheit aus und führen verstärkt zu Schadensfällen, von denen insbesondere Verkehrswege betroffen sind. Zur Beurteilung der Risiken werden verschiedene Szenarien untersucht. In einem ersten Fall werden geologische Verhältnisse mit latenten Gleitflächen betrachtet. Stauendes Sickerwasser auf Gleitflächen sowie Wassereintritte an einer Abrisskante führen zu einer Verringerung der Standsicherheit. Um zu einer belastbaren Bewertung der Situation zu kommen, sind in solchen Fällen angepasste Erkundungs- und Berechnungsverfahren notwendig. Eine weitere typische Situation sind Verkehrswegen in relativ steilen Hanglagen mit Wasserzutritten. Auch hierfür werden typische Versagensmechanismen analysiert und Maßnahmen zur Risikominderung aufgezeigt. Als drittes Szenario befassen sich die Autoren mit Erosionserscheinungen in Flussläufen, die dicht an Verkehrswegen liegen. Auf der Grundlage der durchgeführten Analysen können Gegebenheiten hinsichtlich ihres Risikos eingeordnet, laufende Unterhaltsmaßnahmen geplant und Neuplanungen resilient angelegt werden. 1. Einführung In letzter Zeit erreichen uns vermehrt Meldungen über Schadensfälle infolge von Unwettern. Stark- und Dauerniederschläge wirken sich in unterschiedlicher Weise auf den Untergrund und dessen Stabilität aus. Eindringendes Wasser kann zu einer Durchfeuchtung bis hin zur vollständigen Wassersättigung des Bodens, zu einem Anstieg des Grundwasserspiegels und zu erhöhten Porenwasserdrücken führen. Oberflächenwasser kann zudem durch Erosion Bodenmaterial abtragen und so die Geländegeometrie nachteilig verändern. Daher sind wesentliche Faktoren für das Schadenspotential von Verkehrswegen die boden- und felsmechanischen Eigenschaften der anstehenden Schichten, die Grundwassersituation und Wasserwegigkeiten, das Vorliegen latenter Gleitfugen aber auch die Topographie, menschliche Eingriffe sowie insbesondere im Straßenbau der Zustand und die bauliche Ausbildung des Straßenkörpers. 2. Grundlagen zu Starkregen und Dauerregen Gemäß dem Deutschen Wetterdienst DWD [1] bezeichnet man große Niederschlagsmengen, die in einem kurzen Zeitintervall fallen, als Starkniederschlag. Aufgrund der regional sehr unterschiedlichen Bedingungen existiert keine Starkregen-Definition, die weltweit einheitlich verwendet wird. Schadensrelevant können sowohl intensive Ereignisse kurzer Dauer wie auch länger andauernde Ereignisse sein, bei denen es zu einer Akkumulation großer Wassermengen in einer Region kommt. Der DWD unterscheidet daher aktuell in seinem Warnwesen zwischen Starkregen und Dauerregen. Vor Starkregen wird in 3 Stufen gewarnt, wenn ein Überschreiten der Schwellenwerte in Tabelle 1 vorhersagt wird. Tab. 1: Warnstufen des DWD bei Starkregen in 1 h [l/ m2] in 6 h [l/ m2] Warnstufe und -bezeichnung Starkregen 15 - 25 20 - 35 2 - Markante Wetterwarnung Heftiger Starkregen 25 - 40 35 - 60 3 - Unwetterwarnung Extrem heftiger Starkregen > 40 > 60 4 - Warnung vor extremem Unwetter Vor Dauerregen wird ebenfalls in 3 Stufen gewarnt, wenn die Schwellwerte der Tabelle 2 überschritten werden. Starker und ergiebiger Regen fällt meist aus konvektiver Bewölkung (z. B. Cumulonimbuswolken). Eine Erhöhung der Oberflächentemperatur führt daher zu einer Veränderung der Niederschlagsereignisse. Da warme Luft mehr Wasserdampf aufnehmen kann und durch eine höhere Verdunstung zusätzlicher Wasserdampf in die Atmosphäre gelangt, steht bei Wetterlagen mit Niederschlag mehr Wasser zur Verfügung. Zusätzlich verändern sich durch den Klimawandel das Verhalten von Hoch- und Tiefdruckgebieten. 370 15. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Februar 2026 Geotechnische Risiken durch Starkregenereignisse -Untersuchungen zur Gesamtstandsicherheit und Gefahrenabschätzung für Verkehrswege Tab. 2: Warnstufen des DWD bei Dauerregen in 12 h [l/ m2] in 24 h [l/ m2] in 48 h [l/ m2] in 72 h [l/ m2] Warnstufe Dauerregen 25 - 40 30 - 50 40 - 60 60 - 90 2 Ergiebiger Dauerregen 40 - 70 50 - 80 60 - 90 90 - 120 3 Extrem ergiebiger Dauerregen > 70 > 80 > 90 > 120 4 Die Erwärmung in der Arktis führt u. a. zu einer Abschwächung des Jetstreams und damit bewegen sich Tiefdruckgebiete zum Teil langsamer und die Niederschlagsereignisse werden ergiebiger. Auswertung des DWD haben ergeben, dass die Intensität und die Häufigkeit von Starkniederschlägen in den letzten 70 Jahren, insbesondere im Winter, zugenommen haben. 3. Geotechnische Risiken und Schadensfälle Es gibt seit einigen Jahren verschiedene Ansätze, Gefahrenkarten für von Starkregen und Dauerregen betroffene Gebiete zu erstellen. Diese basieren meist auf hydrologischen Modellen und befassen sich mit dem Oberflächenabfluss, dem Entstehen von Überflutungen und der Wirkung von Speicherung. Für die Geotechnik von Bedeutung ist, dass es durch Starkregen auf der Geländeoberfläche je nach Topographie zu hohen Fließgeschwindigkeiten kommt, wodurch Boden erodiert wird. In Oberflächengewässern steigen die Wasserspiegel, die in den Tälern häufig mit dem Grundwasser korrespondieren. Zunehmende Fließgeschwindigkeiten und höhere Wasserspiegel in Flüssen und Bächen führen zu Erosion im Uferbereich, wodurch sich vorhandene Böschungen versteilen und lokal versagen. In hydrologischen Modellen wird selten der Grundwasserabfluss berücksichtigt, da dessen Einfluss auf Überschwemmungen aufgrund der Zeitverzögerung als gering angesehen wird. Wassereintrag in den Untergrund, insbesondere aus Dauerregen, erhöht jedoch abhängig von der Bodenbeschaffenheit die Durchfeuchtung bis Durchnässung und die Porenwasserdruckverhältnisse. Dies und die oben genannten Effekte führen zu einer Reduktion der Gesamtstandsicherheit. Meist finden sowohl eine Erhöhung der Einwirkungen als auch eine gleichzeitige Reduktion des Widerstands aus der Scherfestigkeit des Untergrunds statt. Je nach Gegebenheiten reagieren die Systeme unterschiedlich empfindlich auf derartige Änderungen. Ein Ziel der vorliegenden Untersuchungen ist daher u. a. festzustellen, wie sich Änderungen durch Starkregen und Dauerregen in der jeweiligen Situation auf geotechnische Risiken, insbesondere auf das vorhandene Sicherheitsniveau, auswirken. Schadensfälle aus der Vergangenheit zeigen, dass in sehr unterschiedlichen Geologien Bruchzustände eingetreten sind, die sich nur bedingt vorhersagen lassen. So haben beispielsweise die Stark- und Dauerniederschläge vom 30.05. bis 03.06.24 im Rems-Murr-Kreis zu massiven Schäden geführt. In 5 Tagen gab es örtlich mehr als 250 l/ m² Niederschlag (2,4fache des Mai Regens, ¼ des Jahresniederschlags), anfangs als Dauerregen, dann gefolgt von kleinräumigen schweren Gewittern und Starkniederschlägen. Neben der Überflutung der Gemeinden kam es an zahlreichen Straßenabschnitten zu Hangrutschungen Ein typisches Schadensbild entstand u. a. an der K1883 mit einem talseitigen Abbruch, s. Abb 1. Abb. 1: Böschungsbruch an der K1883 Im Süddeutschen Schichtstufenland haben wir oft eine Wechselfolge aus veränderlich festen Gesteinen mit härteren witterungsunempfindlichen Kalk- und Sandsteinzwischenlagen. Harte, wasserführende und stufenbildende Schichten wirken hangversteilend, darunter liegende, witterungsanfällige Gesteine werden entfestigt und plastifiziert. Ablaugungs- und lösungsfähige Gesteine führen zu Verkarstung, Holraumbildung, tief reichende Gefügelockerung und Zerklüftung. Etwa 145 Millionen Jahre Festland bei wechselndem Klima mit Abtragung und chemisch-physikalischer Verwitterung erzeugen örtlich mächtige Verwitterungsschichten. Im Laufe der jüngsten Erdgeschichte entstanden übersteilte Hänge. Im eiszeitlichen Klima entwickelte sich ein breiiges Bodenfließen oder Wanderschuttdecken. 4. Rechnerische Analyse ausgewählter Szenarien Anhand dreier typischer Szenarien wird im Folgenden aufgezeigt, wie sich Stark- und Dauerniederschläge konkret in der Umgebung eines Verkehrsweges auf die Gesamtstandsicherheit auswirken und welche rechnerischen Verfahren zur Modellierung geeignet sind. 4.1 Verkehrsweg in flachem Hang mit latent vorhandener Gleitfläche In flachen Hängen mit latent vorhandener Gleitfläche werden meist über sehr lange Zeiträume Bewegungen 15. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Februar 2026 371 Geotechnische Risiken durch Starkregenereignisse -Untersuchungen zur Gesamtstandsicherheit und Gefahrenabschätzung für Verkehrswege festgestellt, die oft bereits messtechnisch überwacht werden. Hierzu können neben ingenieurgeologischen Kartierungen klassische geodätische und geotechnische Messverfahren, aber auch Laserscans und Dohnenaufnahmen zum Einsatz kommen. Für die rechnerische Analyse wurde eine vereinfachte Geometrie in Anlehnung an die Situation am Wildenberger Hang im Gipskeuper gewählt (Abb. 2). Abb. 2: Geometrie und Baugrundschichten Der flache Hang hat eine Neigung von etwa 7°, die latente Gleitfuge verläuft noch etwas flacher unter 5°. In etwa 300 m Entfernung vom Hangfuß liegt am Übergang zum Schilfsandstein eine unter 25° geneigte Böschung vor. Um den Einfluss von Stark- und Dauerregen auf eine derartige Böschung zu analysieren, wurden drei Einwirkungen separat betrachtet: - Flächiger Wassereintrag in den Untergrund aus Dauerregen - Wassereintritt an der Abrisskante - Menschlicher Eingriff: kleine Böschung am Hangfuß Es wird davon ausgegangen, dass der zeitliche Verlauf ausreicht, um von dränierten Verhältnissen auszugehen. Die langfristigen Kriechverformungen werden für den hier verfolgten Zweck im Stoffgesetz nicht berücksichtigt, es wird jedoch angenommen, dass durch die vorangegangenen Kriechbewegungen in der Gleitfuge nur noch eine deutlich reduzierte Restscherfestigkeit vorliegt. Die Untersuchung der Standsicherheit kann mit einer numerischen Methode erfolgen, z. B. mit der in Plaxis implementierten j/ c-Reduktion, aus der sich der maßgebende Bruchmechanismus durch Iteration ergibt. Für den Ausgangszustand ist die obere, steilere Böschung maßgebend, die einen Sicherheitsfaktor FOS von 1,45 aufweist. Für dieselbe Geometrie wurde vergleichend softwareunterstützt die Hangstabilität nach der Bishop-Methode bestimmt. Hierbei handelt es sich um eine Grenzzustandsmethode (Limit Equilibrium LE), die in der Praxis für kreisförmige Scherflächen sehr häufig angewendet wird. Diese Methode berücksichtigt zwar das vertikale Kräftegleichgewicht, jedoch sind nicht alle Gleichgewichtsbedingungen vollständig erfüllt. Verschiedene Studien haben gezeigt, dass die LE-Methode im Vergleich zu den aus PLAXIS erhaltenen Ergebnissen den Sicherheitsfaktor FOS überschätzt (z. B. Aryal [2]). Für Standardfälle ist diese Abweichung meist vertretbar gering, für die untersuchte Geometrie an der steileren Böschung mit ähnlichen Bruchmechanismen liegt sie bei nur 3 %. D. h., dort, wo ein nahezu kreisförmiger Bruchmechanismus zu erwarten ist, liefert das häufig verwendete Verfahren nach Bishop i.d.R. ausreichend zutreffende Ergebnisse. Der erste zu untersuchende Fall eines flächigen Wassereintrags aus Dauerregen wurde nun in der numerischen Berechnung als vollständig gekoppelte Strömungs- Verformungsanalyse modelliert, die es ermöglicht, die gleichzeitige Entwicklung von Verformungen und Porenwasserdruck aus sich ändernden hydraulischen Bedingungen zu ermitteln. Das Sicherheitsniveau wurde jeweils in einer separaten, nachgeschalteten j/ c-Reduktion bestimmt. Die Auswertung der Ergebnisse zeigt beispielhaft, dass bei einem betrachteten Zeitraum von 30 Tagen sich bereits bei einem recht geringen Wassereintrag (abhängig von der Durchlässigkeit, der Großteil von Niederschlägen läuft oberirdisch ab) die Sicherheit der Gesamtböschung auf 1,0 reduziert wird und in der Folge mit einem Versagen zu rechnen ist. Der Bruchmechanismus verläuft entlang der latenten Gleitfuge und geht nur im oberen Bereich in ein Kreissegment über, Abb. 3. Abb. 3: Versagensmechnismus bei flächigem Wassereintrag Mit derartigen Berechnungen kann somit analysiert werden, welche Bereiche von einem Versagen betroffen sind und wie empfindlich die Gegebenheiten auf Wassereintrag reagieren. Als weitere mögliche Einwirkung wurde ein Wassereintrag an der Abrisskante im Bereich der oberen steileren Böschung betrachtet. Hierzu wurde in der numerischen Berechnung ein schmaler Riss angenommen, der bis zur latenten Gleitfuge reicht und zum Teil mit Wasser gefüllt ist. Es entsteht ein mit der Tiefe zunehmender Porenwasserdruck im Riss, der sich in der Gleitlinie fortsetzt. Die Sicherheit reduziert sich dadurch von FOS = 1,45 auf 1,1. Es wird deutlich, dass selbst geringe Wassermengen bei einem Eintrag an ungünstiger Stelle für die Gesamtstandsicherheit kritisch werden und bei einer latent vorhandenen Gleitfläche auch bei geringen Neigungen zu großflächigem Versagen führen können. Als dritte mögliche Einwirkung wird die Herstellung einer relativ kleinen Einschnittsböschung von 5 m Höhe am Hangfuß simuliert, die beispielsweise für einen Verkehrsweg benötigt wird. Der maßgebende Bruchmechanismus liegt dann nicht mehr in der oberen, steileren Böschung, sondern verläuft entlang der latenten Gleitfuge. Das Sicherheitsniveau ist direkt abhängig von der dort vorliegenden Restscherfestigkeit. Mit einem Versagen ist für diesen Beispielfall bei einer Restscherfestigkeit kleiner etwa 10° Reibung zu rechnen. In Kombination mit den oben beschriebenen Einwirkungen wird die Böschung mit Einschnitt am Fuß jedoch deutlich empfindlicher. Bereits bei kurzen Regenereignissen oder geringem Anstieg des Porenwasserdrucks in der Gleitfuge kommt es zu einem rechnerischen Versagenszustand. 372 15. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Februar 2026 Geotechnische Risiken durch Starkregenereignisse -Untersuchungen zur Gesamtstandsicherheit und Gefahrenabschätzung für Verkehrswege Zusammenfassend kann für den flachen Hang mit latenter Gleitfuge festgestellt werden, dass die für Standardfälle oft verwendeten Verfahren mit kreisförmiger Gleitlinie hier nicht geeignet sind und zumindest mehrere Bruchkörper mit geraden Gleitlinien zu betrachten sind. Hinsichtlich der Einwirkungen, die sich aus ergiebigen Regenfällen ergeben, zeigt sich, dass bereits ein recht geringer, flächiger Wassereintrag für die Standsicherheit entscheidend wird, wenn er über einen längeren Zeitraum stattfindet. Für die Gesamtstandsicherheit kritisch ist auch ein Wassereintrag an einer nahezu vertikalen Abrisskante, da sich hier auch bei geringen Wassermengen ein maßgeblicher und ungünstig wirkender Wasserdruck auf baut. Die Auswirkungen menschlicher Eingriffe, wie z. B. Einschnittsböschungen, hängen stark von den lokalen Gegebenheiten ab und werden maßgeblich von Kriecheffekten geprägt, die hier nicht untersucht wurden. Es konnte jedoch gezeigt werden, dass die Empfindlichkeit gegenüber Regenereignissen deutlich ansteigt. Entscheidend für die Qualität der Standsicherheitsberechnungen ist eine zutreffende Erfassung der örtlichen Untergrundverhältnisse. Das Vorliegen einer latenten Gleitfläche deutet sich in manchen Fällen bereits durch vorangegangene Hangbewegungen an, die durch Verformungen im Gelände oder Säbelwuchs sichtbar werden und im Idealfall bereits messtechnisch erfasst wurden. Falls keine vorangegangenen Bewegungen erkennbar sind, ist anhand der geologischen Verhältnisse zu prüfen, ob Zonen geringer Scherfestigkeit oder Stauhorizonte zu erwarten sind. Soweit aufgrund der örtlichen Situation möglich, kann bei diesen Untergrundverhältnissen ein Baggerschurf zur Erkundung wertvolle Erkenntnisse liefern, da schmale Schichtungen erkannt werden, die wahrscheinlich bei einer hochwertigen Kernbohrung schwerer zu identifizieren sind. 4.2 Verkehrsweg in steilem Hang Bei Verkehrswegen in steilen Hanglagen ist die Entwässerung dieser Flächen ein entscheidender Parameter für die langfristige Standsicherheit. Nicht jeder Schadensfall kann direkt auf eine unzureichende Entwässerung zurückgeführt werden - meist ist die Schadensursache eine Kombination mehrerer Einflüsse - jedoch kann das Endringen von Wasser in den Untergrund die Standsicherheit maßgeblich herabsetzen. Hierzu wurde auf der Grundlage von Erkundungen bei Schadensfällen ein beispielhaftes Rechenmodell abgeleitet, das hinsichtlich der Untergrundverhältnisse und Geometrien typisch für den süddeutschen Raum ist. Der tiefere Untergrund besteht aus Fels, der von einem Hangschutt, einer Verwitterungsschwarte oder ähnlichem kohäsiven Material überlagert ist. Die Straße schneidet hangseitig leicht in den Hang ein und liegt talseitig in Dammlage auf einer kleinen Auffüllung. Abb. 4: Vergleich des Versagensmechnismus Diese Situation wurde unter Berücksichtigung typischer Verkehrslasten mit der ϕ/ c-Reduktion in Plaxis untersucht und es ergibt sich ein Sicherheitsfaktor von 1,25 für die Gesamtstandsicherheit, der den geforderten Teilsicherheiten gemäß EC 7 und DIN 1054 im Grenzzustand GEO-3 für Reibung und Kohäsion entspricht. Vergleichend wurde dieselbe Situation mit einem Verfahren mit zusammengesetzten Starrkörperbruchmechanismen und mehreren geraden Gleitlinien berechnet; kreisförmige Gleitlinien bilden im vorliegenden Fall einen unzutreffenden Bruchmechanismus ab und ergeben deutlich zu hohe Sicherheitsfaktoren. Die maßgebenden Gleitlinien sind Abbildung 4 zu entnehmen und die Ähnlichkeit zum mit Plaxis ermittelten Bruchmechanismus ist erkennbar. Der rechnerische Sicherheitsfaktor gegen diesen Versagenszustand beträgt 1,37 und liegt damit knapp 10 % über dem mit Plaxis berechneten Wert, siehe auch Abschnitt 4.1. In Situationen, in denen der unterlagernde Fels eine geringere Durchlässigkeit als die Deckschicht aufweist, stellt sich nach Regenfällen eine annähernd böschungsparallele Durchströmung ein. Die Mächtigkeit der durchströmten Schicht bzw. der Anteil der Deckschicht, der einer Strömung ausgesetzt ist, steht in direktem Zusammenhang mit den eingetragenen Wassermengen und wächst bei anhaltenden und ergiebigen Regenfällen an. Kritisch wird dieser Zusammenhang, wenn durch vorangegangene Niederschlagsperioden der Untergrund nahezu gesättigt ist und kaum noch Porenvolumen für die Aufnahme weiterer Wassermengen zur Verfügung steht. Anhaltender Niederschlag führt dann zu einer raschen Zunahme der Strömung und damit zu einer Reduktion der Gesamtstandsicherheit. Im betrachteten Beispiel reduziert sich die Gesamtstandsicherheit um 20 %, wenn die halbe Deckschicht als durchströmt angesetzt wird, und erreicht damit fast den Versagenszustand. 15. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Februar 2026 373 Geotechnische Risiken durch Starkregenereignisse -Untersuchungen zur Gesamtstandsicherheit und Gefahrenabschätzung für Verkehrswege Abb. 5: Simulation eines zusätzlichen Wasserzutritts neben der Fahrbahn Ein etwas anderes Szenario mit ähnlichem Ergebnis ergibt sich, wenn die Entwässerung der Straße nicht ausreicht, um anfallende Wassermenge aufzunehmen und neben der Straße erhebliche Wassermengen einsickern. Auch hier kommt es zu einer Sättigung und einer Durchströmung, die die Gesamtstandsicherheit deutlich herabsetzt. Es konnte durch rechnerische Analysen (LE mit mehreren geraden Gleitlinien und vergleichend Plaxis) gezeigt werden, dass bei einem hohen Sättigungsgrad des Bodens ein weiterer Wasserzutritt, siehe Abbildung 5, bei einer anfänglich ausreichend standsicheren Böschung, zum Versagen führen kann. Eine weitere Ursache für Böschungsversagen bei der dargestellten beispielhaften Geometrie sind Wasserführungen in Zwischenschichten oder ausgelaugten Hohlräumen des anstehenden Festgesteins. Hier kommt es nach Niederschlägen zu Wasserzutritten aus dem tieferen Untergrund in die Deckschichten, wodurch sich ähnliche Effekte wie oben beschrieben ergeben. Aus den geschilderten Betrachtungen für eine Straße an einem relativ steilen Hang kann gefolgert werden, dass die Ursachen für Schadensfälle zwar vielfältig sein können, ein zusätzlicher Wassereintrag aber immer die Standsicherheit erheblich verschlechtert. Als Maßnahme zur Sicherung von Verkehrswegen erscheint es daher sinnvoll, generell die Wasserwegigkeiten im Untergrund möglichst zutreffend zu erfassen und somit Bereiche zu identifizieren, in denen nach Niederschlägen eine starke Durchnässung zu erwarten ist. Dort, wo es möglich ist, kann der Strömungsdruck im Untergrund durch dränierende Maßnahmen reduziert werden. Gegebenenfalls können mit im Horizontalspülbohrverfahren hergestellten Hangentwässerungen auch schlecht zugängliche Bereiche dräniert werden, siehe Abbildung 6. Abb. 6: Hangentwässerung im Horizontalspülbohrverfahren [3] Entlang der Straße ist insbesondere in diesen kritischen Abschnitten auf eine gut funktionierende und ausreichend dimensionierte Entwässerung zu achten und ggfs. ein erhöhter Wartungsaufwand vorzusehen. In Relation zum Aufwand einer Sanierung nach eingetretenem Schadensfall sind Vorsorgemaßnahmen zur Vermeidung von stauendem Wasser relativ überschaubar. Ein möglicher Nachteil einer gut funktionierenden Hang- und Straßenentwässerung könnte sein, dass dem Vorfluter die Niederschläge schneller zugeführt und das Rückhaltevermögen des Bodens nur vermindert genutzt werden kann. Daher sind am Fuße von Steillagen evtl. entsprechende Retensionsmöglichkeiten vorzusehen. 4.3 Verkehrsweg neben Uferböschung mit Erosion Straßen entlang von Flussläufen haben dort ein erhöhtes Potential durch Erosion beschädigt zu werden, wo sie im Bereich eines Prallhangs verlaufen. Um aufzuzeigen, wie empfindlich derartige Böschungen auf Ausspülungen reagieren, wurde anhand einer gegebenen Situation mit den Rechenwerten aus dem zugehörigen geotechnischen Bericht numerisch untersucht, wie sich die Standsicherheit mit fortschreitender Erosion reduziert. Im Ausgangszustand kann mit einer j/ c-Reduktion in Plaxis eine Sicherheit von 1,4 nachgewiesen werden. Zur Simulation der Erosion wurde in einem nächsten Schritt ein Bodencluster am Fuß der Böschung deaktiviert und für diese geänderte Geometrie eine erneute j/ c-Reduktion durchgeführt. Diese beiden Schritte wurden dreimal wiederholt. Abbildung 7 ist zu entnehmen, welcher Zustand welche Sicherheit aufweist. Bei einer Abbruchkante 2 m über dem Wasserspiegel kommt es für die hier untersuchten Verhältnisse zu einem Versagen. Abb. 7: Simulation von Erosion und zugehörige Sicherheitsfaktoren 374 15. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Februar 2026 Geotechnische Risiken durch Starkregenereignisse -Untersuchungen zur Gesamtstandsicherheit und Gefahrenabschätzung für Verkehrswege Das Ergebnis verdeutlicht, dass relativ geringe Veränderungen der Geometrie in einer für Prallhänge typischen Situation zu einem Verlust der Standsicherheit führen können. Es zeigt aber auch, dass bei Einsatz geeigneter Verfahren mit vertretbarem Aufwand für eine numerische Simulation eine Situation bewertet werden kann. D. h., wenn nach Hochwasserereignissen die betroffenen Böschungen durch einfache Befahrungen auf Anzeichen einsetzender Erosion untersucht werden, kann in manchen Fällen eine kritische Verringerung der Standsicherheit vorhergesehen und Maßnahmen getroffen werden, um ein Fortschreiten der Erosion zu verhindern. Die Standsicherheit wird häufig wesentlich durch die Beschaffenheit der zum Straßenbau eingebrachten Auffüllung bestimmt. Ohne entsprechende Erkundungen können jedoch keine belastbaren Kennwerte gewonnen werden. In den beispielhaften Berechnungen nicht berücksichtigt wurde der Einfluss aus dem Bewuchs der Uferböschung, der sowohl vor Erosion schützt als auch den Widerstand gegen Versagen erhöhen kann. Ein weiteres Szenario, wo Erosion für Verkehrswege eine Rolle spielt, ergibt sich aus der Renaturierung von Fließgewässern, bei der sich aus einem ehemals begradigten Gewässerverlauf nun ein leicht pendelnder Verlauf und Prallhangstrukturen ergeben. Derartige Entwicklungen und die daraus resultierenden Strukturen sind aus gewässerökologischer Sicht hochwertig und schützenswert. Nahegelegene Verkehrswege können hierdurch jedoch gefährdet werden, s. Abb. 8. Abb. 8: Renaturierung eines Fließgewässers neben einer Straße [4] Die Forderung nach ökologischen Uferumgestaltungen und -aufwertungen erfordert für das Vermeiden von Gefährdungen eine differenzierte Betrachtung verschiedener Faktoren. Um für einen typischen bindigen Untergrund (TM, steif, ϕ‘ = 25°, c‘ = 10 kN/ m 2 ) Anhaltswerte für die Standsicherheit in Abhängigkeit der Erosion zu liefern, wurde das Diagramm in Abbildung 9 erzeugt. Es zeigt, dass bei einem 1 m hohen Straßendamm sich ein Ausnutzungsgrad von 0,64 (entspricht einer Sicherheit von 1/ 0,64 = 1,56) ergibt, wenn der Straßendamm 2 m entfernt ist und das Gewässer 2 m ins Gelände einschneidet. Abb. 9: Zusammenhang zwischen Erosionstiefe und Gesamtstandsicherheit Bei größeren Einschnittstiefen h wird allein die Böschung am Gewässer für die Standsicherheit entscheidend; Ab einer Einschnittstiefe h von etwa 2,8 m wird die nach Norm geforderte Sicherheit von 1,25 (Ausnutzungsgrad µ = 0,8) unterschritten. Reduziert sich der Abstand a zwischen Dammfuß und Böschungskante durch Erosion auf 1 m, wird die erforderliche Sicherheit bereits bei einer Einschnittstiefe von etwa 2,5 m unterschritten. Bei einem 2 m hohen Straßendamm verschieben sich diese Grenzen auf Einschnittstiefen von 2 m (Abstand a = 1 m) bzw. 2,7-m (Abstand a = 2 m). Auch wenn die Betrachtung sehr vereinfacht und schematisiert wurde, verdeutlich sie dennoch, dass in der Kombination von nahegelegenem Verkehrsweg und Prallhang eines Fließgewässers Einschnittstiefen zwischen 2 m und 3 m kritisch werden können, insbesondere, wenn sich durch Erosion der Abstand zur Straßenböschung verringert. (Zum Vergleich: Ohne Wasser und seitliche Auflast dürfte eine Baugrubenböschung in derartigem Baugrund unter 60° bis 5 m Höhe als Regelböschung ohne rechnerischen Nachweis der Standsicherheit ausgeführt werden). 5. Schlussfolgerungen Stark- und Dauerniederschläge können auf unterschiedliche Weise die Gesamtstandsicherheit in der Umgebung von Verkehrswegen ungünstig beeinflussen. Je nach Situation gibt es verschiedene Anzeichen, die auf eine reduzierte Standsicherheit hinweisen. Mit geeigneten Vorgehensweisen bei der Erkundung, der Qualität des Baugrundmodells, der rechnerischen Analyse und auch beim Betrieb der Verkehrswege können in einigen Fällen Schadensfälle verhindert werden. Hierbei ist der Aufwand zum Vermeiden eines Schadens meist deutlich geringer als eine Sanierung, die oftmals auch mit ökologisch negativen Auswirkungen verbunden ist. Literatur [1] Deutscher Wetterdienst, https: / / www.dwd.de [2] Aryal (2006): Slope Stability Evaluations by Limit Equilibrium and Finite Element Methods, Doctoral Thesis at NTNU, Department of Civil and Transport Engineering [3] Bayer, H.-J. (2017): HDD-Praxishandbuch: Grundlagen und vielfältige Anwendungen. Vulkan Verlag [4] LUBW (2022): Gewässerunterhaltung - Ziele und rechtliche Grundlagen, Verlagspublikation Umweltverwaltung Baden-Württemberg