Neues GeoTechnikum für die HTWK Leipzig: Wie kann man Kippengrund sicher machen?

Der Braunkohleabbau hinterließ allein in Sachsen Tausende Hektar Bodenfläche mit verkipptem Abraum. Diese Kippenböden können für Landwirtschaft, Straßen- und Wohnungsbau, Naherholungs- und Gewerbegebiete nachgenutzt werden. Dafür müssen aber Fachleute die Kippenflächen und Böschungsbereiche der ehemaligen Braunkohlegruben auf Beschaffenheit und Festigkeit untersuchen und die losen Böden verdichten, bevor überhaupt etwas Neues entstehen kann.

Expertinnen und Experten der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (HTWK Leipzig) weisen in geowissenschaftlichen Messungen eine langjährige Kompetenz auf und schufen so bereits bei der Entstehung des Leipziger Neuseenlands, beim Ausbau von Autobahnen und bei Gewerbeansiedlungen Grundlagen für eine Weiterentwicklung der Region.

Um dem Forschungs- und Entwicklungsbedarf für den Bau dieser Infrastrukturen der Zukunft gerecht zu werden, erhielten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im September 2023 ein neues Technikum.

Am HTWK-Forschungscampus Eilenburger Straße in Leipzig-Reudnitz gelegen, besteht das GeoTechnikum aus einer geschützten Bodenversuchsfläche. Auf 9 mal 20 Metern wurde dafür der vorhandene Untergrund bis in eine Tiefe von vier Metern durch einen idealisierten Versuchsboden aus Sand ausgetauscht. Betonwände grenzen den unterirdischen Raum zum Erdreich ab.

Im GeoTechnikum können die Forschenden großflächige Versuche durchführen und Systeme und Verfahren optimieren. Geplant ist die Neu- und Weiterentwicklung von Methoden, mit denen Kippenböden verdichtet werden. Dank einer Kranbahn können die Forschenden Gewichte anheben und für Verdichtungsversuche auf den Sand fallen lassen. Dabei werden in Echtzeit Parameter erfasst und ausgewertet, um den Erfolg der Verdichtungsmethoden zu messen.

Auch das Monitoring von Bodenbewegungen in großen Arealen wird im GeoTechnikum erprobt. Dafür entwickeln die Forschenden neuartige Sensoren; die so gesammelten großen Datenmengen werden dank künstlicher Intelligenz verarbeitet.

HTWK-Rektor Prof. Mark Mietzner sagt zu diesem neuen Forschungsort: „Der Strukturwandel ist in vollem Gange; wir als Hochschule für Angewandte Wissenschaften stellen uns bereits seit vielen Jahren den daraus resultierenden Herausforderungen, bieten Lösungsansätze und sind verlässliche Forschungspartnerin für die Region. Neben dem Carbonbetontechnikum und dem geplanten Holzbauforschungszentrum ist das GeoTechnikum ein weiterer wichtiger Baustein, um an den Fragen der Zeit zu forschen und nachhaltige und innovative Antworten zu finden.

In gemeinsamer Finanzierung mit dem Staatsbetrieb Sächsisches Immobilien- und Baumanagement, dem Sächsischen Wissenschaftsministerium und unserer Hochschule konnten wir mit der neuen Bodenversuchsfläche die Geotechnik als eine unserer Kernkompetenzen in der Forschung räumlich, strukturell und personell stärken.“

Geowissenschaftliche Forschung an der HTWK Leipzig

In den vergangenen Jahren hat die HTWK Leipzig ihre Forschung in den Geowissenschaften systematisch ausgebaut, um den Strukturwandel in der Region zu begleiten. Aktuell arbeiten zwanzig Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verschiedener Disziplinen an Fragestellungen, die sich aus der Nachnutzung von Flächen ergeben.

„Durch die langjährige interdisziplinäre Teamarbeit mit Forschenden aus Geotechnik, Maschinenbau, Geodäsie und Geophysik können wir uns den Herausforderungen gemeinsam mit Praxispartnern gut stellen“, so Geotechnik-Professor Ralf Thiele. Mithilfe des GeoTechnikums können die Forschenden ihre Messsysteme künftig nicht nur im Labormaßstab, sondern auch in realer Größe testen und weiterentwickeln. Damit ergänzt die neue Versuchsfläche die vorhandene Forschungsinfrastruktur: In direkter Nachbarschaft befindet sich eine Bodenversuchsfläche mittlerer Größe und das Bodenmechanische Labor.

Ziel: Forschungsergebnisse in Praxis überführen und nachhaltig Bauen

Im GeoTechnikum werden die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nicht nur forschen und experimentieren, sondern auch Praxispartnern aus der freien Wirtschaft demonstrieren, wie Verfahren und Techniken funktionieren. Industriepartner können dort geotechnische Systeme und Werkzeuge wie Walzen ausprobieren und deren Wirkung im Realmaßstab testen.

Den Transfer von Wissen in die Praxis bringen die HTWK-Wissenschaftler Prof. Ralf Thiele und Alexander Knut ebenfalls im Transferverbund Saxony⁵ der fünf sächsischen Hochschulen für Angewandte Wissenschaften ein und bündeln dort ihre Kompetenzen im Bereich „Nachhaltiges Bauen.“ Denn: Eine gute geotechnische Analyse der Böden ermöglicht robuste, langlebige und wartungsarme Infrastrukturen für Wirtschaft, Verkehr und Gesellschaft.