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Rutschung

Rutschungen sind Massen-selbstbewegungen
Alexander Stahr
Rutschungen sind Massenselbstbewegungen, also allein durch die → Gravitation bedingte Verlagerungen labiler Gesteins- oder Bodenmassen am Hang ohne Beteiligung eines Transportmediums. Obwohl fließendes Wasser eigentlich aus dem Rutschprozess ausgeschlossen ist, spielt es dabei trotzdem eine sehr wichtige Rolle. Es setzt die Reibung zwischen den Gesteins- oder Bodenteilchen herab, erhöht ihr Gewicht und übt einen Strömungsdruck auf sie aus. Die auslösenden Faktoren von Hangrutschungen sind stets Änderungen des Hanggleichgewichtes. Diese Änderungen können langfristig durch chemische und physikalische Prozesse der Verwitterung und Übersteilung von Hängen oder kurzfristig durch Niederschläge, Erdbeben und menschlichen Einfluss, etwa durch Straßenbau, hervorgerufen werden. Häufig ist für die Auslösung von Rutschungen das Zusammenspiel von mehreren Faktoren ausschlaggebend. Solange die einer Rutschung entgegenwirkenden Kräfte größer sind als die treibenden Kräfte bleibt ein Hang stabil. Sind beide Kräfte gleich groß, herrscht ein labiles Gleichgewicht. Werden die treibenden Kräfte größer, entsteht eine Rutschung. In diesem Augenblick kommt es zum Bruch zwischen zwei Gesteins- oder Bodenschichten, und eine Scholle gleitet mehr oder weniger schnell zu Tal. Sie kann dabei zerfallen und in eine fließende Bewegung übergehen.

Zurückhaltende und auslösende Kräfte:

Zurückhaltende und auslösende Kräfte
US-Geological Survey
Im Wesentlichen sind es zwei Kräfte, die einer Rutschung entgegenwirken: Reibung und Kohäsion. Sie verhindern ein Abrutschen oder Abscheren von Gesteins- oder Bodenmaterial am Hang und sind daher verantwortlich für die Scherfestigkeit, also den Widerstand des Materials gegen Verschiebung. Die Kohäsion beruht auf zwei Ursachen. Zum einen auf der elektrostatischen Anziehung zwischen den feinsten Teilchen eines Lockermaterials, den Tonmineralen. Zum anderen sind es Wassermenisken zwischen Teilchen bis zur Sandkorngröße, die man als scheinbare Kohäsion bezeichnet. Man kennt diese zusammenhaltende Kraft vom Sandburgenbau. Ist der Sand trocken, zerrieselt er. Ist er nass, zerfließt er. Nur wenn er eine bestimmte Feuchte hat, kann man ihn modellieren. Denn dann hängt zwischen den Körnchen Wasser, das die Körnchen durch seine Oberflächenspannung zusammenzieht. Auch an den Händen “klebt“ nur feuchter Sand.

Die Reibung wird von der Form der einzelnen Gesteins- und Bodenkomponenten und ihrer Größe beeinflusst. Je mehr grobe und kantige Komponenten, also Sand, Kies und Grus, vorhanden sind, desto größer ist die Reibung eines Materials am Hang. Besteht ein Hang nur aus grobem Schutt, so wirkt lediglich die Reibung einer Bewegung entgegen. Denn aufgrund der großen Masse der Schuttkomponenten sind die Kohäsionskräfte zu klein, um sie zusammenzuhalten. Neben Kohäsion und Reibung gibt es noch andere Faktoren, welche die Scherfestigkeit eines Materials am Hang erhöhen: Baumwurzeln klammern den Boden zusätzlich zusammen. Humuspartikel und zuvor im Bodenwasser gelöste und beim Austrocknen des Lockermaterials ausgefällte Minerale können einzelne Gesteins- oder Bodenkörnchen regelrecht miteinander verkleben. All dies bildet die Summe der einer Rutschung entgegenwirkenden Kräfte.

Das Gewicht des Materials und die Größe der Hangneigung begünstigen einen Rutschvorgang. Wenn es nun stark regnet, dringt Wasser in den Hang und verändert das Gleichgewicht der Kräfte. Je nachdem, aus welchem Material sich der Hang zusammensetzt und wie viel Wasser eindringen kann, vermindert sich die Scherfestigkeit. Bei sehr viel Wasser verschwindet die scheinbare Kohäsion und die elektrostatische Anziehung zwischen den Tonteilchen wird gering. Im Hang abwärts strömendes Wasser übt einen Druck auf die einzelnen Materialkomponenten aus. Durch die kinetische Energie des strömenden Wassers erfahren die Bodenbestandteile eine hangabwärtige Beschleunigung, da das Wasser an ihnen gebremst wird. Dieser Strömungsdruck bewirkt also gemeinsam mit dem Gewicht der Lockermassen und der Hangneigung eine abschiebende Kraft. Werden diese Kräfte größer als die zurückhaltenden, rutscht der Hang. Auch Erschütterungen durch → Erdbeben, → Vulkanausbrüche oder Baumaßnahmen können das Kräftegleichgewicht in einem Hang stören und Hangrutschungen auslösen. Durch Erschütterungen wird die Struktur von Lockermassen schlagartig verändert. Bei einigen Tonen und bei Löß kann sie völlig zusammenbrechen. Das Material gerät dann regelrecht ins Fließen.

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