Daniel Jäger

• Massenbewegungen zählen zu den am häufigsten auftretenden Naturgefahren in Deutschland. Dabei wird die von instabilen Hängen ausgehende Gefährdung speziell in den Regionen der Mittelgebirge regelmäßig unterschätzt. In Bezug auf die Verbreitung von Massenbewegungen in Mittelgebirgen stellt das süddeutsche Schichtstufenland einen besonderen Schwerpunkt dar. Die Disposition der Schichtstufenhänge beruht dabei in erster Linie auf einer Wechsellagerung wasserdurchlässiger und wasserstauender geologischer Schichten. Zu Hanginstabilitäten kommt esMassenbewegungen zählen zu den am häufigsten auftretenden Naturgefahren in Deutschland. Dabei wird die von instabilen Hängen ausgehende Gefährdung speziell in den Regionen der Mittelgebirge regelmäßig unterschätzt. In Bezug auf die Verbreitung von Massenbewegungen in Mittelgebirgen stellt das süddeutsche Schichtstufenland einen besonderen Schwerpunkt dar. Die Disposition der Schichtstufenhänge beruht dabei in erster Linie auf einer Wechsellagerung wasserdurchlässiger und wasserstauender geologischer Schichten. Zu Hanginstabilitäten kommt es bevorzugt in Verbindung mit synthetischem Schichtfallen, steilen Hängen und erhöhten Niederschlägen. Rezente Massenbewegungen treten verstärkt in alten Rutsch- und/oder Hangschuttgebieten auf, da sich dort unkonsolidierte Rutschmassen leicht remobilisieren lassen. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, ein fundiertes Verständnis über Ursachen, Ablauf, Ausprägung und Prozesse von charakteristischen Massenbewegungen sowie dem aktuellen Aufbau der damit verbundenen Schichtstufenhänge in Nordbayern zu erlangen, um daraus grundlegende Einschätzungen zur Stabilität der Rutschgebiete treffen zu können. Neben den rutschungsrelevanten geologischen Schichten sind in diesem Zusammenhang insbesondere der Aufbau, die Eigenschaften und Charakteristika der Rutschmassen von besonderer Wichtigkeit, da besonders die bodenmechanischen und bodenphysikalischen Eigenschaften einen entscheidenden Faktor in Bezug auf die Hangstabilität darstellen. Entsprechend steht die umfassende Analyse dieser Sedimente im Fokus der Studien. Die Arbeiten betrachten dabei drei Hänge im fränkischen Schichtstufenland, an denen in der jüngeren Vergangenheit Massenbewegungen auftraten. Ein weiteres zentrales Auswahlkriterium war die Lage der Gebiete in den Schichtstufen der Fränkischen Alb und der westlich vorgelagerten Keuperstufe, wobei hinsichtlich Typ und Verbreitung möglichst charakteristische Massenbewegungen für die jeweilige Region ausgewählt wurden. Bei Ebermannstadt stand demnach die sog. Werkkalkstufe der Weißjura-Kalke im Fokus, nahe Wüstendorf die Sandsteine des Braunjura und bei Gailnau an der Frankenhöhe die Sandsteine des mittleren (Gips-) Keupers. Die Untersuchungen der Rutschungen und ihrer Sedimentcharakteristika erfolgte anhand eines speziell konzipierten Multimethodenansatzes mit zahlreichen, multiskaligen Gelände- und Laboranalysen. Neben klassischen, geomorphologischen Kartierungen an der Oberfläche wurden die sedimentologisch-morphologischen Verhältnisse des oberflächennahen Untergrundes in der Vertikalen durch geophysikalische Sondierungen analysiert. Eine Einschätzung der hydrologischen Verhältnisse der Rutschmassen erfolgte auf Basis von Messdaten aus Bodenfeuchtemonitoringsystemen, die an allen Untersuchungsstandorten installiert wurden. Für die bodenphysikalischen und -mechanischen Eigenschaften der Sedimente wurden Korngrößen, Konsistenzgrenzen, Plastizität, Gefüge und Lagerungsdichte untersucht und durch Tonmineralanalysen ergänzt. Die mikromorphologische Analyse von Dünnschliffen aus Rutschungssedimenten und den darin enthaltenen Deformationsstrukturen erweiterten den Gesamtansatz, ermöglichten neuartige Einblicke in die innere Architektur von Rutschmassen und erlaubten die Rekonstruktion von Bewegungsabläufen. Durch die Arbeiten konnten an den Standorten Ebermannstadt und Gailnau komplexe, vielschichtige Massenbewegungen nachgewiesen werden. In der Rutschung bei Wüstendorf wurden nahezu ausschließlich unkonsolidierte Sedimente feinerer Korngrößen in einem Fließprozess verlagert. Primär erfolgte bei allen Rutschungen nachweislich die Remobilisierung alter Hangsedimente, wobei darüber hinaus auch stets bisher stabile Areale mit in die Bewegung einbezogen wurden. Der sedimentologische Aufbau der Rutschmassen ist speziell im Falle großer und komplexer Rutschungen mitunter extrem heterogen. Im Zuge der Arbeiten konnten interne Makrostrukturen der Sedimentablagerungen, wie beispielsweise Rotationsflächen oder die Lage von Schollen detektiert werden. Trotz geophysikalisch und visuell auffälliger Beimischungen von Grobschutt, entfallen die größten Mengenanteile aber stets auf die veränderlich feste Feinmaterialfraktion. Im Rahmen der mikromorphologischen Untersuchungen der Sedimentdünnschliffe konnten auch in diesen Sedimenten zahlreiche Deformationsstrukturen nachgewiesen werden. Die Arbeit unterstreicht insgesamt die Bedeutung dieser bindigen Bestandteile für die (Re)Mobilisierung von Sedimentablagerungen. Die Stabilität des Feinmaterials steht dabei in engem Zusammenhang mit der hydraulischen Leitfähigkeit und dem Eintrag von Wasser, welches zu wechselnden Steifigkeiten der Sedimente führt. Im Falle erhöhter Bodenwassergehalte konnte eine Plastifizierung der Feinkornfraktion ermittelt werden. Kommt es zu einer starken Durchnässung des Untergrundes, führt dies zu einer Plastifizierung der tonigen Lagen und einer entsprechenden Reduktion der Scherfestigkeit, was letztlich zum Auslösen von Massenbewegungen führt. Neben den geologisch-sedimentologischen Voraussetzungen impliziert dies auch eine hohe Bedeutung der Niederschlagscharakteristika in Bezug auf das Auslösen rezenter Massenbewegungen. Die Bodenwassergehalte unterliegen im Jahresverlauf einer deutlichen saisonalen Variabilität. Während der Sommermonate wurden einheitlich niedrige Feuchtigkeitswerte im oberflächennahen Untergrund verzeichnet, was in erster Linie auf den Einfluss der Vegetation zurückzuführen ist. Auch sommerliche Starkregenereignisse besitzen unter diesen Bedingungen lediglich eine reduzierte Wirkung auf die Durchfeuchtung des Bodens. Demgegenüber erfolgt während der kalten Jahreszeit ein signifikanter Anstieg der Bodenwassergehalte. Neben den Regenfällen kommt vor allem der Schneeschmelze eine essentielle Bedeutung zu, da sie für eine zusätzliche und anhaltende Durchfeuchtung der Schichten besonders im Spätwinter bzw. Frühjahr sorgt. Entsprechend besteht vor allem während der Monate Februar bis April eine erhöhte Disposition für Rutschungen in Nordbayern. Im Hinblick auf die Niederschlagssummen gingen den Rutschungen in den Untersuchungsgebieten zwar keine besonders extremen Ereignisse, aber durchaus deutlich überdurchschnittliche Niederschlagssummen voraus, weshalb unter Berücksichtigung der im Zuge des Klimawandels ansteigenden Winterniederschläge von einer generell verstärkten Rutschungsaktivität auszugehen ist. Vergleiche mit den Daten aus zahlreichen Übersichtskartierungen von Rutschungen aus den fränkischen Schichtstufengebieten verdeutlichen, dass die ermittelten Ergebnisse auf eine Vielzahl der verzeichneten Rutschungen übertragbar sind.…
• Mass movements are considered common natural hazards in Germany. Nevertheless, the endangerments of slope instabilities are frequently neglected. This applies particularly for low mountain areas such as the cuesta landscape in southwestern Germany, although the slopes are highly prone to landslides. In this region the susceptibility for mass movements is mainly based on a bipartite geological structure with permeable and impermeable layers. These conditions, in combination with layer dipping, steep slope gradients and high precipitation ratesMass movements are considered common natural hazards in Germany. Nevertheless, the endangerments of slope instabilities are frequently neglected. This applies particularly for low mountain areas such as the cuesta landscape in southwestern Germany, although the slopes are highly prone to landslides. In this region the susceptibility for mass movements is mainly based on a bipartite geological structure with permeable and impermeable layers. These conditions, in combination with layer dipping, steep slope gradients and high precipitation rates lead to slope failures and therefore mass movements. Recent mass movements frequently appear in slope areas containing old slide masses or debris accumulations due to a remobilization of unconsolidated sediments. This work aims to collect precise information on triggers, movements, characteristics and processes of landslides in northern Bavaria in order to achieve a profound knowledge on the specific slope and sediment stabilities. Besides relevant geological layers, characteristics and structures of landslide sediment deposits are of great importance in this context, as those factors tend to control the stability of a slope in general. Therefore, the main focus of this work is set on a comprehensive analysis of these sediments. Studies were carried out on three slopes of the Franconian cuesta, which were affected by landslides in the recent past. Further criteria for their selection were an equally spatial distribution on the cuesta of the Franconian Alb and the hills of the Frankenhöhe. Additionally, the selected objects represent characteristic mass movements for their specific region, especially in terms of the type of movement. In accordance with these prerequisites, study areas are located near Ebermannstadt (Franconian Alb) for investigating the Upper Jurassic limestone layers of the Oxfordian, near Wüstendorf (Franconian Alb) in terms of Middle Jurassic sandstone layers (Aalenian) and near Gailnau (Frankenhöhe) for the Late Triassic sandstones of the Carnian. The landslide and its sediment characteristics were investigated using a multiscale and multimethod approach containing different investigations both in the field and in the laboratory. Classical geomorphological mappings investigated the morphology of the landslides and the adjacent slopes. Geophysical soundings provide a vertical insight into the architecture of the subsurface. Soil moisture monitoring systems were installed in all three study areas, aiming to address the hydrological conditions of the slide masses. In order to determine soil physical and basic mechanical characteristica, the respective grain size, Atterberg limits, plasticity, structure and bulk density were obtained, complemented by an analysis of clay minerals. Furthermore, micromorphological analyses of deformation structures in thin sections of landslide sediments provide an additional element for studying the inner architecture of the slide masses and for reconstructing specific mass movement processes. The investigations proved the existence of complex landslides in Ebermannstadt and Gailnau, consisting of different types of movement processes in specific areas of the slope. Near Wüstendorf, a flowing process relocated fine grained and mostly unconsolidated sediments. All movements primarily remobilized old slope sediments, however, movements also affected previously undisturbed layers adjacent to the former accumulations. In case of those large and complex landslides, the specific accumulations provide a very heterogeneous sedimentology. Investigations revealed the existence of internal macrostructures, such as rotational slip surfaces or slide blocks in the sediment accumulations. Although blocks and debris were visible and detected by geophysical soundings, slide masses were still dominated by fine grained material. During micromorphological analyses of thin sections, several deformation structures were determined in those clayey and silty sediments. The studies generally emphasize the importance of this cohesive fine material concerning a potential (re)mobilization of slope sediments. Depending on the specific hydraulic conductivity of their cohesive sediments, solidity of slide masses is subject to change under varying amounts of water intake. An increased inflow of water leads to more plastic conditions and behaviours of the unconsolidated slide mass. An increasing plastification of the clayey components causes a decrease of shear strength, which results in mass movements. This implies the importance of hydrological parameters and the relevance of precipitation characteristics beside the typical geological-sedimentological factors for triggering mass movements. Over the course of one year, soil water contents show a significant seasonal variability. Generally low values during summers indicate a strong influence of vegetation in the surface near layers. Under these circumstances, even heavy rainfalls generate a significantly reduced effect on soil moisture. The highest soil water contents were generally obtained during winter, not only because of rainfalls without the hampering of vegetation, but because of snow melting. Between February and April, snow melting provides an important additional input of water for the subsurface. This results in an increased disposition for mass movements in northern Bavaria during these months. In the case of the investigated landslides, precipitation rates in the months before the events unveiled above average precipitation rates but no extraordinary (high) values. Nonetheless, with regard to climate change and the effects of higher precipitation sums, especially in winter, this leads to the expectation of an increasing landslide activity. As characteristics of other landslide areas, which were mapped along the Franconian cuesta, revealed, most results obtained during this study are comparable to numerous landslide objects in this region.…