Es ist bekannt, daß sich insbesondere in gezeitenabhängigen Hafenbecken, Hafenanlagen aber auch den Gezeiten ausgesetzten Flüssen und Küstenbereichen Sedimente, Sedimentsuspensionen, Schlicke (oft auch als fluid mud bezeichnet) absetzen und die zur Verfügung stehende Wassertiefe in den vorgenannten Bereichen vermindern. Dieser Umstand stellt die Betreiber von Häfen, Hafenanlagen aber auch die für die Schiffbarkeit von Flüssen und Küstenbereichen zuständigen Gremien und Behörden vor erhebliche Probleme, denn aus Sicherheitserwägungen heraus sind die Betreiber von Häfen, Hafenanlagen sowie beispielsweise Schiffahrtsämter für Flüsse und Küstenbereiche gehalten, für die Schiffbarkeit immer eine Mindestwassertiefe zu gewährleisten. Dafür werden die betreffenden Bereiche von Zeit zu Zeit ausgebaggert, um die gewünschten Wassertiefen (Solltiefen) dort gewährleisten zu können.

Bisher werden die für terrestrische Böden üblichen Standardverfahren zur Gewinnung bodenmechanischer Kennwerte nach DIN auch auf

Gewässersedimente, Gewässersedimentsuspensionen und Schlick (fluid mud) angewendet, wobei nachfolgend der Einfachheit halber immer von Sedimenten gesprochen wird, die aber letzlich alle klassifikationsfähigen Sedimente und kohäsiven Böden, die normalerweise in Gewässern anzutreffen sind, umfassen.

Zu den bekannten Verfahren gehören auch Scherfestigkeitsuntersuchungen mit Feld-und Laborflügelsonden. Zur Bestimmung der Eigenschaften des Materials der Sedimente wurden zusätzlich sedimentologische Parameter, wie z. B. Korngrößenverteilungen, herangezogen.

Die bisher zur Bestimmung der Behandelbarkeit von Sedimenten angewendeten Scherfestigkeitsuntersuchungen messen bei einer bestimmten Geschwindigkeit des Flügels einer Flügelsonde das am Flügel angreifende Drehmoment, um die Viskosität zu bestimmen. Die dadurch gewonnen Werte waren jedoch nicht geeignet, zuverlässige Prognosen beispielsweise über die Schiffbarkeit von Gewässern abzugeben.

Mit den bekannten Verfahren und den dabei und auch mittels gesonderter Methoden gegebenenfalls zusätzlich ermittelten Sedimentparametern können die in der Natur auftretenden tatsächlichen physikalischen Eigenschaften von Sedimenten nicht erfaßt und nicht quantifiziert werden, so daß bisweilen die sedimentbeaufschlagten Bereiche nach wie vor in mehr oder weniger regelmäßigen Abständen unter sehr hohem apparativen und kostenintensiven Aufwand gebaggert werden (müssen), wobei dabei wiederum ein gleichfalls gravierendes Problem des gesaugten bzw.

gebaggerten Sediments bezüglich der Förderung durch Verbringung auf Deponien oder sonstige Aufschüttbereiche auftritt, wo das Sediment gelagert werden soll.

Für die Bestimmung der Art der Förderung des Sediments zu den Deponiebereichen ist an sich ebenfalls sehr genaue Kenntnis der physikalischen Parameter und somit Eigenschaften der Sedimente erforderlich, denn nur dann, wenn darüber genaue Kenntnis vorherrscht, können die zu verwendenden Fördermittel, wie Pumpen, Förderrohrquerschnitte, Geschwindigkeit und somit Dauer der Förderung und die sich daraus ergebenden Kosten realistisch bestimmt werden. Dieses war bisher nicht möglich, vielmehr beschränkte man sich auf Erfahrungswerte, die allerdings dem Ergebnis einer technisch- wissenschaftlichen Untersuchung in weiten Bereichen nicht standgehalten haben.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem eine tatsächliche Bestimmung der physikalischen Eigenschaften von Sedimenten, insbesondere von Gewässersedimenten und kohäsiven Böden möglich ist, wobei daraus Erkenntnisse über die Schiffbarkeit, die Behandelbarkeit und die Förderbarkeit derartiger Sedimente gezogen werden können. Das Verfahren soll einfach und kostengünstig mit fortwährend hochgenau reproduzierbaren Ergebnissen durchführbar sein.

Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß mittels eines Rheometers für mindestens eine auf die Flüssigkeit aufgebrachte definierte Kraft, die Viskosität ermittelt wird.

Diese Untersuchungen haben ergeben, daß die mit hohem apparativen und somit hohem finanziellen Aufwand regelmäßig durchzuführenden Baggerungen der betreffenden Bereiche, um die betreffenden Sedimente, die sich über die Zeit angehäuft haben, zu entfernen, teilweise gar nicht nötig sind, da sich herausgestellt hat, daß diese Sedimente, zumindest im vertikal oberen Schichtungsbereich der Sedimente, eine derart geringe Zähigkeit haben, daß sie ohne weiteres von Wasserfahrzeugen durchfahren werden können, ohne daß eine Beeinträchtigung der Sicherheit und Leichtigkeit des Schiffsverkehrs oder gar Beschädigungen des Wasserfahrzeugs zu erwarten sind.

Kohäsive Sedimente in Gewässern erfahren im Gegensatz zu gewachsenen Böden durch die wechselnde hydraulische Belastung, beispielsweise durch die Gezeiten sowie durch Erosion und Sedimentation, Festigkeitszustandsänderungen. Dies gilt insbesondere für diejenigen Sedimentschichten, die im Übergangsbereich zwischen Wasserkörper und fester Sole transportiert oder abgelagert werden.

Fließeigenschaften von Sedimenten und kohäsiven Böden sind u. a. ein Indikator zur Festlegung des Konsolidierungsgrades der entsprechenden Sedimentschichten und Bodenschichten. Aus dem Fließverhaltèn der Sedimente sind Festigkeitszustands-Änderungen der Sedimente herleitbar

und daraus ableitbar sind weitere rheologische Indikationsparameter. Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es somit möglich, durch genaue und reproduzierbare Bestimmung der physikalischen Eigenschaften von Sedimenten für die Betreiber von Häfen, Hafenanlagen, Wasserstraßen und auch Behörden, die schlechthin für den Wasserbau verantwortlich sind, gezielte und richtige Aussagen über die Sedimente und ihre Handhabbarkeit und Behandelbarkeit machen zu können. Damit ist einerseits eine große Planungssicherheit für Wasserbau-und Sanierungsmaßnahmen sowie bei der Gewässerunterhaltung schlechthin erreichbar, und zwar zur Vermeidung unnötiger Baggerungen beispielsweise bei erkannter "Schiffbarkeit"des Sediments.

Auch wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Auswahl geeigneter Bagger-und Fördertechniken für das Sediment möglich und auch eine geeignete Auswahl der Mittel möglich, die zur Förderung des Sediments bereitgestellt werden müssen, wie beispielsweise Pumpen, Förderrohrquerschnitte und Förderrohrlänge und dergleichen.

Daraus ergibt sich insgesamt, daß auch sehr große Vorteile durch Kostenverminderung für derartige Techniken möglich sind, was insbesondere für den Fall eintritt, daß mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise genau feststellbar ist, ob überhaupt eine Baggerung des untersuchten Sediments oder Bodens nötig ist, da, wie oben erwähnt, viele Sedimente, die bisher durch Baggerung von Zeit zu Zeit entfernt wurden, was bisher ohne fundierte technisch-wissenschaftliche

Untersuchung in regelmäßigen Abständen durchgeführt wurde, nicht mehr vollständig oder überhaupt nicht mehr entfernt werden müssen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Wenn ein zeitabhängiges Verformungsverhalten einer Probe ermittelt wird, können Meßwerte ermittelt werden, die als Berechnungsgrundlage für die Ermittlung der Widerstandskraft dienen, die ein Sediment (Schlick) bzw. aufeinanderfolgende ggf. unterschiedlich feste Sedimentschichten Pfählen, Spunden oder anderen Bauteilen beim Rammen entgegensetzten, so daß eine Aussage darüber möglich ist, mit welcher Apparatur bzw. technischem Gerät entsprechende Baumaßnahmen durchzuführen sind.

Bei einer weiteren vorteilhaften anderen Ausgestaltung des Verfahrens wird ein geschwindigkeitsabhängiges Verformungsverhalten der Probe ermittelt.

Damit kann die zeitabhängige Verformung und die Verformungsgeschwindigkeit von Schlicken und anderen kohäsiven Sedimenten gemessen werden.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, ein zeitabhängiges und/oder geschwindigkeitsabhängiges oszillatives Verformungsverhalten der Probe zu ermitteln, beispielsweise mittels einer sogenannten Oszillationsmessung, bei der die Substanz nicht mehr mit einer Schubspannung nur in eine Richtung belastet wird, sondern nach einer vorgegebenen sinusförmigen Zeitfunktion regelmäßige oszillierende Schubspannungen auf die Substanz

aufgebracht werden. Dies bewirkt eine Deformation der zu untersuchenden Substanz. Dieser Verfahrensschritt bzw. diese weitere Ausgestaltung des Verfahrens erlaubt die Ermittlung einer substanzspezifischen Eigenschaft des Sediments, und zwar die Messung des material-und zeitvariablen Schubmoduls mit gober Genauigkeit.

Auch ist die Vorgabe einer entsprechenden sinusförmigen Scherdeformation zur Bestimmung der zugehörigen Schubspannung möglich.

Sowohl beim schubspannungsgesteuerten Oszillationsversuch als auch beim scherdeformationsgesteuerten Oszillationsversuch können neben der Schubspannung bzw. der Scherdeformation sowohl Amplitude als auch die Frequenz variiert werden.

Um schließlich einen weiteren wichtigen Parameter zur Herleitbarkeit der physikalischen Behandelbarkeit der Sedimente zu schaffen, ist es schließlich vorteilhaft, die Ermittlung der physikalischen Eigenschaften bei konstanter ggf. in unterschiedlichen Schrittgrößen vorgebbarer Temperatur erfolgen zu lassen, um auch den Temperatureinfluß auf die physikalischen Parameter des Sediments erkennen und berücksichtigen zu können.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die nachfolgenden, in den Figuren dargestellten Kurvenläufe, die bei der Bestimmung der physikalischen Eigenschaften der Sedimente typischerweise ermittelt werden können, im einzelnen beschrieben. Darin zeigen :

Figur 1 die Darstellung eines für Sediment (Schlick) typischen Kurvenverlaufes zur Darstellung des Zusammenhanges der Schubspannung, der Viskosität des Sediments, und der Fließgrenzenermittlung, Figur 2 eine Darstellung zur Sichtbarmachung der sogenannten "Erholungs-Reaktion"des Sediments (Schlick) über den Rückstellungsweg einer zuvor ausgelenkten Sedimentprobe und die vom Sediment ausgehende rückstellende Kraft, Figur 3 eine Darstellung wie Figur 2 bei dem gleichen Sediment, jedoch mit einer aufgebrachten Schubspannung, die oberhalb der Fließgrenze liegt, und Figur 4 die Darstellung eines schubspannungsgesteuerten Oszillationsversuches zur Ermittlung des viskosen und elastischen Anteils des Sedimentmaterials.

Nachfolgend werden zunächst die benötigten Grundschritte anhand apparativ vorzunehmender Maßnahmen im einzelnen beschrieben.

Rheometer-Messung mit Schubspannungsvorgabe zur Bestimmung der Fließgrenze : Für diese Messung werden dem Rheometer bei konstanter Temperatur ausgewählte Schubspannungs-Zeitprofile vorgegeben. Für jede Einstellung

werden die Schergeschwindigkeitswerte ermittelt und daraus Viskositätswerte errechnet. Gemessen wird die Fliel3funktion, d. h. die Schergeschwindigkeit als Funktion der Schubspannung sowie auch die Viskositätsfunktion.

Aus einem für Schlick als Sediment typischen Kurvenverlauf, vergleiche Figur 1 kann man entnehmen, daß mit steigender Schubspannung die Viskosität ebenfalls zunimmt, wobei die Scherrate nur geringfügig ansteigt.

Mit dem weiteren Anstieg der Schubspannung verlangsamt sich die Zunahme der Viskosität bis ein Bereich relativ konstanter Viskosität bei steigender Schubspannung erreicht wird. Dieser Bereich nahezu konstanter Viskosität bei steigender Schubspannung wird mit zunehmendem Konsolidierungsgrad eines Schlicks (aufeinanderfolgender Schlickschichten) größer und kann sich über mehrere hundert Pascal erstrecken. Scherrate ist immer noch sehr gering. Dieser Schubspannungsbereich dient als Merkmal für die elastische Verformbarkeit des jeweiligen Schlickmaterials.

Nach dem Überschreiten eines für die jeweilige Schlickprobe typischen kritischen Grenzwertes der Schubspannung (definierte Fließgrenze) wird der Wert der Viskosität langsam kleiner. Die Scherrate nimmt geringfügig zu. Dieser Bereich dient als Merkmal für den Übergang zwischen festem und flüssigem Schlick.

Bei weiterer Steigerung der Schubspannung fällt der Viskositätswert deutlich ab und die Scherrate steigt stark an. Sobald dieser Schubspannungswert erreicht wird, also eine deutliche Scherrate gemessen

wird, überwiegen die viskosen Eigenschaften des Schlicks und er verhält sich von nun an wie eine Flüssigkeit. Dieser Schubspannungswert markiert den"praktischen Fließbeginn"des Schlicks und kann unter anderem herangezogen werden, um z. B. eine Pumpe und ein Rohrleitungssystem zur Förderung des Schlicks bezüglich ihrer vorauszusetzenden technischen Parameter auszulegen.

Die Berechnung der Druckverluste bei nicht-newtonschen Rohrströmungen erfolgt anhand der für jeden Schlick charakteristischen Fließkurve. Der Verlauf der Fließkurve bestimmt auch das Berechnungsverfahren und die in den Formeln zu verwendenden Parameter. Die Berechnungsergebnisse lassen unmittelbar die Auswahl und Dimensionierung einer zur Förderung des betreffenden Schlicks geeigneten Pumpe zu.

Rheometer-Meßverfahren (Kriech-Erholungsversuch) Diese Messung wird mit festen Schubspannungseinstellungen durchgeführt.

Es wird aufgezeichnet, in welchem Maße und wie stark das Sediment (Schlick) innerhalb eines bestimmten Zeitintervalles auf diese vorgegebenen Schubspannungen durch Verformung (Scherdeformation) reagiert. In einem direkt anschließenden zweiten Zeitintervall wird die Krafteinwirkung gestoppt (die Schubspannung ist 0 Pascal) und die"Erholungs-Reaktion" des Sediments ermittelt und aufgezeichnet, d. h. das Rheometer mißt über den Rückstellungsweg der zuvor ausgelenkten Meßeinrichtung die vom Sediment ausgehende rückstellende Kraft, vergleiche Figur 2.

Dieser Verfahrensschritt ermöglicht eine Quantifizierung der viskoelastischen Eigenschaften des Sediments, d. h. es wird bestimmt, mit welchen viskosen und elastischen Anteilen das Sediment auf einwirkende Kräfte reagiert. Darüber hinaus wird ermittelt, welche Zeit für die Rückstellung des Ausgangszustandes (Entspannungszustandes) des Schlickmaterials erforderlich ist.

Rheometer-Meßverfahren (Oszillationsmessungen) Bei diesem Verfahrensschritt werden nach einer vorgegebenen sinusartigen Zeitfunktion regelmäßige (oszillierende) Schubspannungen vorgegeben, die eine Deformation des Sediments bewirken. Die Deformation kann gerätetechnisch vorgegeben werden, so daß das Sediment einer sinusförmig definierten Schubspannung ausgesetzt werden kann. Zusätzlich kann bei beiden Verfahrensvarianten sowohl die Amplitude als auch die Frequenz variiert werden. Deformationen, die zur bleibenden Zerstörung der ursprünglichen Partikelnetzwerk-Struktur (Überschreiten des linear- viskoelastischen Bereichs) führen, werden bei dieser Versuchsvariante vermieden.

Im schubspannungsgesteuerten Oszillations-Versuch wird so die Reaktion des Schlicks auf kurzzeitige Schubspannungsbelastungen aufgezeichnet, wie sie z. B. auch beim Rammen von Pfählen auftritt. Bei Belastungen unterhalb der Fließgrenze (G'oberhalb G") tritt elastische Verformung ein. Dies bewirkt u. a., daß ein Pfahl trotz Rammen nicht tiefer in den Boden (Schlick) einsinkt-er federt nur. Wenn G"größer G'wird, senkt sich der

Pfahl dagegen bleibend ab. Mit diesem Versuch kann somit die zeitabhängige Verformung und die Verformungsgeschwindigkeit von Schlicken und anderen kohäsiven Sedimentmaterialien gemessen werden. Mit steigender sinusförmiger Schubspannung werden die Abstände des elastischen Materialanteils (G') und des viskosen Anteils (G") immer geringer, bis sich beide Kurven in einem Punkt schneiden, vergleiche Figur 4. Dieser Punkt liegt oberhalb der Schubspannung, die die definierte Fließgrenze markiert also den Übergang der viskoelastischen Verformung in das viskoelastische Fließen und somit dort, wo auch das Fließen des Sediments in der Praxis beginnt.

Diese Verfahrensvariante liefert somit weitere Parameter, um die Fließgrenze und darüber hinaus das zeitabhängige Fließverhalten quantitativ zu beschreiben.

Wird der Rheometer-Einstellung die Frequenz bei konstanter Scherdeformation vorgegeben, so können darüber hinaus als substanzspezifische Eigenschaft die material-und zeitvariable Gegenkraft (Schubspannung) und die viskoelastischen Eigenschaften unmittelbar und sehr genau gemessen werden.

Der Meßwert für diese Schubspanung dient unter anderem als Berechnungsgrundlage für die Ermittlung der Widerstandskraft, die ein Sediment kohäsiver Böden bzw. aufeinanderfolgende (unterschiedlich feste) Sedimentschichten, kohäsive Bodenschichten, wie bereits erwähnt, u. a. beim Rammen von Pfählen, Spundwänden oder anderen Bauteilen

entgegensetzen, so daß dann festgelegt werden kann, mit welcher technischen Apparatur bzw. technischem Gerät entsprechend Baumaßnahmen durchzuführen wären.

Anhand eines real durchgeführten Beispiels können die Nachteile bisheriger Verfahren zur Bestimmung physikalischer Eigenschaften von Sedimenten und ihre bisherige konventionelle Behandlung dem erfindungsgemäßen Verfahren und der damit ermittelten physikalischen Behandelbarkeit der Sedimente und kohäsiven Böden dargestellt werden. Es bestand die Aufgabe, im Rahmen einer Neubaumaßnahme Sediment aus einem Hafenbecken zu entnehmen und hydraulisch in eine nahegelegene Kiesgrube zu fördern. Als besondere Bedingung war im Rahmen einer Ausschreibung für derartige Naßbaggerarbeiten festgelegt, daß bei der Sedimententnahme und Förderung der Wasseranteil einen Wert von 5 % des Gesamtvolumens nicht überschreiten durfte, d. h. die Förderung sollte aufgabengemäß ohne Wasserzugabe erfolgen. Ein kommerzielles, auf Naßbaggerung spezialisiertes Unternehmen setzte folgende konventionelle (im Stand der Technik bekannte) Arbeitsschritte ein : 1. Sedimententnahme aus einer Schute und Befüllung eines hochgestellten Vorlagetrichters, 2. Absaugen des Sediments aus dem Vorlagetrichter einer Kreiselpumpe und hydraulischer Transport zu der nahegelegenen (ca. 250 m) Kiesgrube über eine Rohrleitung mit einem Rohrdurchmesser von 0,3 m.

Während der Arbeiten stellte sich heraus, daß der Schritt 2. nur dann durchführbar war, wenn auf der Druckseite der Pumpe Zusatzwasser mit einem Volumenanteil von mehr als 5 % des Gesamtvolumenstroms zugeführt wird.

Über diesen Sachverhalt kam es zu einer Auseinandersetzung zwischen dem Auftraggeber und dem die Naßbaggerung durchführenden Unternehmen. Dabei behauptet das Unternehmen, daß es sich bei dem zu fördernden Sediment (Schlick) um vollkommen untypisches Sedimentmaterial handelte.

In der dem Auftrag vorgelagerten Auftragsbeschreibung wird das Sediment (Schlick) nach den Kriterien der so genannten PIANK (Permanent International Association of Navigation Congresses, Brüssel, Belgien) und der DIN 18311 als sehr weiches bis flüssiges bindiges Schlickmaterial bezeichnet. Es stellte sich heraus, daß die Eignung des bei diesem Beispiel angetroffenen Sediments (Schlick) für die Förderung mit Hilfe einer Kreiselpumpe durch die in der Naßbaggerei bisher allgemein üblichen Klassifikationskriterien nicht beurteilt werden kann.

Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann aus der Fließkurve des Sediments hingegen hergeleitet werden, welcher Anfangsdruck für die Überwindung des Anfangswiderstandes erforderlich ist, den das mit Sediment gefüllte Rohr der Pumpe entgegensetzt. Der Anfangsdruck ergibt sich aus der Annahme, daß die Anfangsschubspannung an der Innenrohrfläche überwunden werden muß.

Anfangsdruck pa=4'TQ'L'10bar dr mit Fließgrenze (lo) 280 Pa Rohrlänge (l) = 250 m Durchmesser (dr) 0, 3 m Der somit gemäß diesem Beispiel ermittelte Druck von 9,33 bar wird mit dem von der Pumpe bei maximaler Drehzahl erreichbaren Druck verglichen. In diesem Anwendungsbeispiel erreicht die eingesetzte Kreiselpumpe lediglich einen Druckwert von 4,7 bar.

Allein durch die Anwendung der Rheometermessung mit Schubspannungsvorgabe zur Bestimmung der Fließgrenze kann beurteilt werden, daß im hier beschriebenen Anwendungsfall die zu bewerkstelligende Förderaufgabe mit der hier real eingesetzten Pumpe nicht durchführbar ist. Wären entsprechende, gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführte, rheologische Messungen im Vorwege durchgeführt worden, so hätten ein geeigneter Pumpentyp und die erforderliche Pumpengröße leicht ermittelt werden können. Es hätten demzufolge die kostenintensiven Baustellenstillstandszeiten und Geräteausfallzeiten vermieden werden können einschließlich juristischer und wirtschaftlicher Auseinandersetzungen zwischen Auftraggeber und Auftragnehmer.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wurden ebenfalls Untersuchungen über die Durchfahrbarkeit (Schiffbarkeit) von Sedimenten bzw.

Sedimentsuspensionen durchgeführt, d. h. eine Bestimmung der sogenannten

nautischen Tiefe. Real durchgeführte Untersuchungen der Anmelder haben im Emder Hafen (Bundesrepublik Deutschland) gezeigt, daß zur Beurteilung der Durchfahrbarkeit (Schiffbarkeit) der dort lagernden Sedimentschichten allein die Fließeigenschaft ein eindeutiges und meßtechnisch reproduzierbares Materialunterscheidungskriterium liefern.

Im Emder Hafen haben sich nach Echolot-Peilungen bis zu vier mächtige Sedimente bzw. Sedimentsuspensionen nachweisen lassen. In früheren Jahren wurde dieses Sediment regelmäßig mit einem hohem Kostenaufwand gebaggert und auf Spülfeldern an Land deponiert. Es ist jedoch beobachtet worden, daß auch nach längeren Baggerpausen die Manövrierfähigkeit der diesen Hafen anlaufenden Schiffe nicht beeinträchtigt wurde. Für diese empirisch gewonnene Erkenntnis gab es vor Durchführung einer Untersuchung unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens keine Sedimentseigenschaftskriterien, die einen ursächlichen Beweis und quantitativ faßbare Durchfahrbarkeits-Parameter lieferten.

Durch die Anmelder durchgeführte Sedimentprobenanalysen ergaben, daß im Emder Außenhafen Sedimentschichten vorhanden sind, deren Konsolidierungsgrad mit zunehmender Sedimenttiefe deutlich zunimmt. Die obere Sedimentschicht zeigte sich als Sedimentsuspension, die um den Faktor 50 bis 600 geringer verfestigt war als die darunterliegenden Sedimentschichten. Die Dichte dieser Suspension ist etwas geringer als die Dichte der unmittelbar angrenzenden Sedimentschicht. Zwischen den konsolidierten Sedimentschichten am jeweiligen Probeort ergaben sich keine signifikanten Dichteunterschiede. Es ergaben sich ebenfalls keine

signifikanten Unterschiede in der Mineralkorn-Größenverteilung und im Anteil organischer Feststoffsubstanzen (gemessen als Glühverlust). Dagegen unterscheiden sich die Sedimentschichten teilweise sehr stark in ihren Fließgrenzen. Die mittels der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte durchgeführten Untersuchungen ließen folgendes deutlich werden : Die im Hafen Emden beprobten konsolidierten Sedimentschichten (Schlickschichten und fluid mud) werden nach dem Überschreiten eines Schubspannungsgrenzwertes unter Scherkraftwirkung dünnflüssiger. Sie besitzen eine Fließgrenze. Steigert man kontinuierlich die Krafteinwirkung, so nimmt parallel ihr Verflüssigungsgrad bzw. die Zähigkeit (Viskosität) weiter ab (Strukturviskoseverhalten). Endet die Krafteinwirkung, dann nehmen diese Sedimente mit einer gewissen Zeitverzögerung ihren ursprünglichen Zustand (Zähigkeitswert) wieder an (thixotropes Verhalten).

Der Verflüssigungs-und WiederverfestigungsprozeS sind somit reversibel und beliebig oft reproduzierbar.

Die praktische Anwendung, die sich aus der Kenntnis ergibt, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnen wird, bedeutet z. B., daß die Dichte wegen der vielen möglichen Festigkeitszustände des gleichen Sediments kein geeigneter Indikator für die Durchfahrbarkeit von Sedimentsuspensionen ist. Zur genauen Charakterisierung der Eigenschaften muß das Fließverhalten bestimmt werden. Allein die vollständige Beschreibung der Fließeigenschaften ist ein verlässlicher Indikator zur Feststellung des Konsolidierungsgrades von Schlick und allgemein von kohäsiven Sedimenten.

Die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergeleiteten Ergebnisse bezüglich des Fließverhaltens zeigen, daß die im Emder Hafen vorgefundenen Sedimente, wenn sie einmal in Bewegung gebracht sind, Schiffen oder Baggergutentnahmegeräten einen geringeren Widerstand entgegensetzen als im unberührten Zustand.

Diese Erkenntnis könnte zur Optimierung von Baggereinsätzen für die Gewässerunterhaltung (Entnahmestrategien und Techniken) umgesetzt werden und sie liefert, da in Emden für zahlreiche Schiffe der Nachweis der Durchfahrbarkeit der Sedimentsuspensionsschicht erbracht wurde, erste Indikatorwerte für die Schiffbarkeit von Sedimentsuspensionen.

Wenn sich ein Sediment schon bei kleinen Schubspannungen wir eine Flüssigkeit verhält, dann ist es schiffbar. Im vorliegenden Beispiel bzw.

Anwendungsfall Hafen Emden bedeutet"klein", Werte unterhalb von 2 Pascal. Wo die obere Grenze für die Schiffbarkeit liegt, müssen weiter Naturmessungen zeigen. Nach den bisherigen eigenen Untersuchungsergebnissen zum rheologischen Verhalten von Schlicken liegt diese Grenze vermutlich im Bereich von 10 Pascal.