Proceedings of the 5th International Conference on Transportation Geotechnics (ICTG) 2024, Volume 7

Inhaltsverzeichnis

1. Frontmatter

2. Assessment of Water Absorption and Retention Capacities of Waste-Based Stabilizers to Treat Soft Clay Used as Subgrade Soils

   Alula Kassa, Ryo Sekine, Kimitoshi Hayano

   In diesem Kapitel werden die Herausforderungen der Nutzung überschüssiger tonhaltiger Böden im Straßen- und Eisenbahnbau aufgrund ihrer geringen Festigkeit und schlechten Verdichtungseigenschaften diskutiert. Es führt abfallbasierte Stabilisatoren wie Papierschlammasche, Flugasche, Halbhydratgips und Biomasseasche als umweltfreundliche Alternativen zu Zement ein. Die Studie stellt eine neuartige Saugfiltrationsmethode vor, um die Wasseraufnahme und Rückhaltekapazität dieser Stabilisatoren zu bewerten, die für die Vorhersage ihrer Leistung in behandelten Böden von entscheidender Bedeutung ist. Das Kapitel untersucht auch die Beziehung zwischen der Wasseraufnahmekapazität, dem Stabilisatoradditionsverhältnis und der Stärke der behandelten Böden und liefert wertvolle Erkenntnisse für die Optimierung des Einsatzes abfallbasierter Stabilisatoren bei Bauprojekten.

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3. Strength Evaluation of Lime-Stabilized Fly Ash for Pavement Construction in Layered Systems

   Sivakumar Nandyala, Malabika Adak, Malay Kanti Ghosh, Anirban Mandal

   Dieses Kapitel vertieft sich in die kritische Frage der expansiven Bodenstabilisierung, wobei der Schwerpunkt auf der Verwendung von kalkstabilisierter Flugasche für den Straßenbau in Schichtsystemen liegt. Er beginnt mit der Betonung der Herausforderungen, die von expansiven Böden ausgehen, die aufgrund ihrer erheblichen Volumenveränderungen auch als schwarze Baumwollböden bekannt sind. Die Studie bewertet systematisch die Leistung von Flugasche (FA) und Flugasche (FAL) bei der Stabilisierung dieser Böden, um wertvolle Erkenntnisse über ihre Anwendbarkeit und Wirksamkeit zu gewinnen. Die Forschung umfasst Laborexperimente, um die California Bearing Ratio (CBR) -Werte von Schichtkombinationen aus FA und FAL sowohl unter durchnässten als auch unter nicht durchnässten Bedingungen zu bewerten. Die Ergebnisse zeigen, dass die Zugabe von FA und FAL die CBR des Bodens signifikant beeinflusst, wobei höhere Konzentrationen zu höheren CBR-Werten führen. Die Studie hebt auch die überlegene Tragfähigkeit bestimmter Schichtkonfigurationen hervor, insbesondere wenn FA so positioniert ist, dass eine schnelle Gewichtsübertragung verhindert wird. Darüber hinaus untersucht es die verstärkte Bindung zwischen FA und Kalk in Gegenwart von Wasser, was auf verbesserte Lehmbodeneigenschaften im Laufe der Zeit hindeutet. Die Ergebnisse dieser Forschung haben das Potenzial, Ingenieursprojekten zu nutzen, die sich mit expansiven Böden befassen und Richtlinien für die Auswahl geeigneter Zusätze zur Stabilisierung bieten.

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4. Fundamental Study on Consistency, Compaction, and Strength Properties of Soils Treated with Rice Husk Ash

   Muhammad Abu-Bakr Jamil, Kimitoshi Hayano

   In diesem Kapitel wird das Potenzial von Reisschalen-Asche (RHA) als nachhaltiger Zusatz zur Verbesserung der Eigenschaften von Bauböden untersucht. Es untersucht die Auswirkungen der RHA-Behandlung auf wichtige Bodenmerkmale wie Konsistenz, Verdichtung und Festigkeit über verschiedene Aushärtungszeiträume. Die Studie verwendet Ao-Lehm als repräsentativen Boden mit geringer Verdichtbarkeit und setzt fortschrittliche Techniken wie Röntgenbeugung und Rasterelektronenmikroskopie ein, um die Wasseraufnahme- und Retentionskapazitäten von RHA zu analysieren. Die Forschung unterstreicht die bedeutende Rolle von RHA bei der Verbesserung der Bodenfestigkeit und der Verdichtungseigenschaften, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf dem modifizierten Wassergehalt liegt. Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung des Verständnisses der Wasserabsorptionseigenschaften von RHA für eine effektive Anwendung als Bodenstabilisator und liefern wertvolle Erkenntnisse für nachhaltige Baupraktiken.

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5. Effect of Crumb Rubber Size on the Packing of 1/3 Scaled Ballast

   Rafael Anjos, Margarida Pinho-Lopes, William Powrie

   Das Kapitel geht den Auswirkungen der Krümelgummipartikelgröße auf die Verpackung von skaliertem Gleisschotter nach, einem entscheidenden Aspekt der Instandhaltung von Eisenbahngleisen. Es stellt eine experimentelle Studie vor, in der zwei verschiedene Krümelgummigrößen mit Ballast vermischt wurden, um ihren Einfluss auf das Hohlraumverhältnis und das Verpackungsverhalten zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigen, dass Krümelkautschuk die Hohlraumverhältnisse verringern und die Verpackung verbessern kann, aber auch Bedenken hinsichtlich der Partikelseparation unter zyklischer Belastung aufwirft. Die Studie bietet wertvolle Einblicke in die praktischen Anwendungen und potenziellen Herausforderungen der Einbindung von Krümelkautschuk in den Gleisschotter, um die Gleisleistung zu verbessern und die Wartungskosten zu senken.

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6. Stabilization of Expansive Soils with Agricultural Waste

   Fares Tarhuni, Zahid Hossain

   Das Kapitel befasst sich mit der Stabilisierung ausgedehnter Böden unter Verwendung landwirtschaftlicher Abfälle, insbesondere Reisschalen-Asche (RHA). Er diskutiert die Herausforderungen durch schlechte Böden bei der Infrastrukturentwicklung und die Notwendigkeit nachhaltiger und kostengünstiger Alternativen zu herkömmlichen chemischen Stabilisatoren. Die Studie konzentriert sich auf Arkansas, einen wichtigen Reisproduzenten, in dem RHA reichlich vorhanden und preiswert ist. Die Autoren untersuchen unabhängig voneinander und in Kombination die optimale Dosierung von RHA und Kalk, um die physikalischen und Festigkeitseigenschaften von Böden zu verbessern. Durch umfangreiche Laboruntersuchungen und Mikrostrukturanalysen sollen wertvolle Erkenntnisse für Transportbehörden und Auftragnehmer gewonnen werden, die versuchen, die Bodenbedingungen unter Verwendung von RHA als Stabilisator zu verbessern. Das Kapitel beleuchtet auch die ökologischen Vorteile des Recyclings landwirtschaftlicher Abfälle und die potenziellen Kosteneinsparungen, die mit diesem Ansatz verbunden sind.

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7. Eggshell Powder as an Ameliorating Agent for Cement-Stabilised Expansive Soil in Road Construction

   Reem Alqaisi, Minh-Thang Le, Hadi Khabbaz, Behzad Fatahi

   Das Kapitel geht der Herausforderung expansiver Böden im Straßenbau nach, die aufgrund von Feuchtigkeitsschwankungen erheblichen Volumenänderungen unterliegen. Traditionelle Stabilisierungsmethoden mit Zement und Kalk werden diskutiert, aber der Schwerpunkt liegt auf der innovativen Verwendung von Eierschalenpulver als kostengünstiger und umweltfreundlicher Zusatz. Die Studie untersucht die Eigenschaften von Eierschalenpulver und seine Kombination mit Zement und hebt Verbesserungen bei der Bodenverdichtung, dem California Bearing Ratio (CBR) und dem Quellpotenzial hervor. Die Forschung wirft auch Licht auf die erhöhten Scherfestigkeitsparameter, die durch diese Stabilisierungsmethode erreicht werden, und bietet eine vielversprechende Lösung für einen nachhaltigen und effektiven Straßenbau.

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8. Direct Shear Testing of a Hardening Oil–Silica Sand Mixture in Dry Condition

   Ke Chen, Sérgio D. N. Lourenço

   Das Kapitel befasst sich mit der Anwendung von Tung-Öl als nachhaltige Alternative zu traditionellen Bodenstabilisatoren wie Zement. Es untersucht die Auswirkungen von Tung-Ölkonzentrationen und Partikelgröße auf die Scherfestigkeit und Dilatation von Sand-Öl-Gemischen durch direkte Schertests. Die Studie hebt die optimale Dosierung von Tung-Öl für eine verbesserte Stabilisierung und die bessere Leistung auf feinem Sand im Vergleich zu grobem Sand hervor. Darüber hinaus werden die Auswirkungen der Erwärmungsdauer auf den Härtungsprozess und die allgemeine Verbesserung der Bodeneigenschaften diskutiert.

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9. Determination of c-φ Properties of Lightly Stabilized Soils from Conventional Tensile and Compressive Testing

   Mario Castaneda-Lopez, Thomas Lenoir, Luc Thorel, Jean-Pierre Sanfratello

   Das Kapitel geht der Bestimmung der c-φ-Eigenschaften leicht stabilisierter Böden durch herkömmliche Zug- und Drucktests nach. Es führt die gängige Technik der Zementstabilisierung ein, um die Bodeneigenschaften für verschiedene Anwendungen im Tiefbau zu verbessern. Das mechanische Verhalten zementstabilisierter Böden wird diskutiert, wobei die Beziehung zwischen Druck- und Zugfestigkeit und ihren jeweiligen Indikatoren hervorgehoben wird. Das Mohr-Coulomb-Kriterium wird als weithin akzeptierte Darstellung mechanischen Versagens in diesen Böden dargestellt. Die Studie konzentriert sich auf zwei spezifische Böden, A und B, aus Belgien bzw. Frankreich. Es untersucht ihre Scherfestigkeit sowohl anhand direkter als auch indirekter Messungen und zielt darauf ab, ein umfassendes Verständnis ihres Verhaltens unter unterschiedlichen Stressbedingungen zu liefern. Das Neue an dieser Arbeit ist die direkte Messung von Mohr-Coulomb-Parametern, die bisher nicht durchgeführt wurde und wertvolle Erkenntnisse für konstruktive Zwecke bei Bauprojekten bietet.

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10. A Laboratory Study on Basic Oxygen Furnace Slag and Granulated Blast Furnace Slag Mixtures

    Yeshwanth Sunkara, W. G. P. Kumari, Jayan S. Vinod, Benjamin Muscat

    Das Kapitel befasst sich mit den technischen Eigenschaften von basischen Sauerstoffofenschlacken (BOFS) und granulierten Hochofenschlackengemischen (GBFS) und konzentriert sich dabei auf die Kontrolle der Quellung von BOFS. Zunächst werden die Herausforderungen der raschen Urbanisierung und die Notwendigkeit nachhaltiger Baumaterialien diskutiert. Die Studie untersucht dann die Indexeigenschaften und das Verdichtungsverhalten von BOFS-GBFS-Mischungen und zeigt, wie die Zugabe von GBFS die Schwellung von BOFS verringert. Das Kapitel hebt auch das Potenzial von GBFS als zusätzliches Zementmaterial hervor, das in der Lage ist, die Gesamtleistung von BOFS in Straßenbauanwendungen zu steigern. Durch umfangreiche Tests und Analysen zeigt die Forschung die Wirksamkeit von GBFS bei der Abmilderung volumetrischer Instabilität in BOFS und bietet eine vielversprechende Lösung für die Bauindustrie.

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11. Influence of Curing Conditions on the Strength of Xanthan Gum-Stabilised Sand

    Mingwei Feng, Juan Wang, Shu Liu

    Das Kapitel untersucht die Auswirkungen von Härtungsbedingungen auf die Stärke von Xanthan-Gummi-stabilisiertem Sand, einer nachhaltigen Alternative zu herkömmlichen Bodenstabilisierungsmitteln wie Zement oder Kalk. Zunächst wird der Einfluss des Restwassergehalts untersucht und gezeigt, dass die Xanthan-Gummilösung beim Verdunsten des Wassers trocknet und Hydrogele bildet, die Sandkörner binden, wodurch sich die Druckfestigkeit der Proben deutlich verbessert. Das Kapitel untersucht dann die Auswirkungen der relativen Luftfeuchtigkeit während der Aushärtung und zeigt, dass eine optimale relative Luftfeuchtigkeit von etwa 40% zum höchsten UCS führt. Bilder des Rasterelektronenmikroskops (REM) untermauern diese Erkenntnisse und veranschaulichen, wie sich Xanthan-Gummigele unter geeigneten Feuchtigkeitsbedingungen von Bruchstücken in dicke, kontinuierliche Filme verwandeln und die Festigkeit des stabilisierten Sandes erhöhen. Die Forschungsergebnisse kommen zu dem Schluss, dass die Aushärtungszeit zwar einen geringen Einfluss auf das UCS hat, sobald ein äquivalenter Feuchtigkeitszustand erreicht ist, die relative Feuchtigkeit jedoch eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Stärke von Xanthan-Gummi-stabilisiertem Sand spielt. Diese Erkenntnisse haben erhebliche Auswirkungen auf die Anwendung von Xanthan in der Bodenbehandlung, insbesondere in der Transportgeotechnik.

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12. Field Assessment of Lignin-Based By-Product-Stabilized Geomaterials

    Bo Yang, Mohammad Ahmad Alsheyab, Halil Ceylan, Sunghwan Kim, Yang Zhang

    Das Kapitel geht auf die entscheidende Rolle der Bodenstabilisierung im Straßenbau ein und betont die ökologischen Herausforderungen, die von traditionellen Methoden ausgehen. Es führt Lignin, ein erneuerbares Nebenprodukt der Papierindustrie, als potenzielle nachhaltige Alternative ein. Die Studie präsentiert eine dreijährige Feldbewertung einer ligninstabilisierten Granulatstraße und vergleicht ihre Leistung mit konventionellen Stabilisatoren. Zu den wichtigsten Erkenntnissen gehört die Wirksamkeit von Lignin bei der Verbesserung des Elastizitätsmoduls, der Verringerung der Staubentwicklung, der Verbesserung der CBR-Werte und der Aufrechterhaltung der Straßenrauheit. Das Kapitel beleuchtet auch den Stabilisierungsmechanismus von Lignin und sein Potenzial für wenig befahrene Straßen und schließt mit Empfehlungen für weitere Nachhaltigkeitsbewertungen.

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13. Full-Scale Accelerated Pavement Testing and Fatigue Damage Evaluation of Foamed Bitumen-Stabilised Crushed Rock and Recycled Materials

    Didier Bodin, James Grenfell, Negin Zhalehjoo, Geoff Jameson, Andrew Papacostas, Michael Moffatt

    Das Kapitel befasst sich mit der Anwendung von geschäumter Bitumenstabilisierung (FBS) zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften körniger Ausgangsmaterialien. Darin werden die Vorteile von FBS bei der Verbesserung der Widerstandsfähigkeit von Straßenbelägen unter extremen Wetterbedingungen und seine Effektivität bei der Sanierung bestehender körniger Straßenbeläge diskutiert. Die Forschung konzentriert sich auf die Leistungsbewertung verschiedener stabilisierter Materialien, einschließlich Schotter und Mischungen mit recyceltem Asphalt (RAP) und zementierten Materialien (CM). Die Studie umfasst groß angelegte beschleunigte Tests für Fahrbahnbeläge und umfangreiche Laboruntersuchungen, um die Ermüdungsrisse und Verformungsfestigkeit dieser Materialien zu beurteilen. Die Ergebnisse zeigen, dass Mischungen mit bis zu 50% RAP die Ermüdungsleistung signifikant verbessern können, während Mischungen mit hohem CM-Gehalt Variabilität und potenzielle Anfälligkeit für lokale Ausfälle aufweisen. Die Forschung trägt zur Entwicklung von Gestaltungsrichtlinien und Verfahren für FBS-Materialien bei und liefert wertvolle Erkenntnisse über deren langfristige Leistungsfähigkeit und potenzielle Anwendungen im Straßenbau und bei Straßensanierungen.

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14. Mechanical Behavior of a Subgrade Soil Reinforced with Piassava Fibers

    Antônio Carlos Rodrigues Guimarães, Sérgio Neves Monteiro, Lisley Madeira Coelho

    Das Kapitel befasst sich mit dem mechanischen Verhalten von Böden, die mit Piassava-Fasern verstärkt sind, einem nachhaltigen Material, das im Amazonasgebiet reichlich vorkommt. Es beginnt mit der Einführung in die Artenvielfalt des Amazonas-Regenwaldes und dem Potenzial von Piassava-Fasern, die eine hohe Zugfestigkeit aufweisen und typischerweise für handwerkliche Arbeiten verwendet werden. Die Studie ist motiviert durch Brasiliens Notwendigkeit, neue Straßen zu sanieren und zu bauen, was die Suche nach neuen Materialien zur Stabilisierung der Straßenbeläge vorantreibt. Trotz ihrer vielversprechenden Eigenschaften wurden die Piassava-Fasern nicht umfassend für die Verstärkung von Straßenuntergründen untersucht. Die Forschung bewertet die Wirkung der Zugabe von Piassava-Fasern zu einem natürlichen Untergrund, der mit Zement vermischt ist, und verwendet wiederholte dreiachsige Belastungstests, um die dauerhafte Verformung zu beurteilen. Die Ergebnisse zeigen, dass der Zusatz von Fasern zwar die dauerhafte Verformung insgesamt verringert, die signifikanteste Verringerung jedoch durch den Zusatz von Zement erfolgt. Dieses Kapitel bietet eine praktikable Alternative zur Stabilisierung von Untergründen, insbesondere in Regionen mit beschränktem Zugang zu hochwertigen Materialien, und trägt zum Wissensstand über nachhaltige Straßenbaumaterialien bei.

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15. Effect of Chemical and Mineralogical Composition of Quarry By-Products on Cement-Stabilization Efficiency Using Elastic Wave Signals

    Taeyun Kong, Chirayu Kothari, Issam I. A. Qamhia, Erol Tutumluer, Nishant Garg

    Das Kapitel untersucht die Auswirkungen chemischer und mineralogischer Eigenschaften von Nebenprodukten des Steinbruchs auf die Effizienz der Zementstabilisierung, wobei der Schwerpunkt auf der langfristigen Haltbarkeits- und Festigkeitsentwicklung von dolomitischen und kalkhaltigen Materialien liegt. Die Studie nutzt Bender-Element-Sensoren zur Überwachung der Scherwellengeschwindigkeiten und des kleinen Schermoduls und zeigt signifikante Unterschiede bei der Hydratationsrate und Steifigkeit zwischen Dolomit- und Kalksteinabbaunebenprodukten. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass dolomitische Materialien eine schnellere Hydratation und höhere Steifigkeit aufweisen, was zu einer verbesserten Haltbarkeit und Festigkeitsentwicklung in Pflasterfundamenten beiträgt. Die Forschung zeigt das Potenzial für eine längere Lebensdauer und geringere Wartung von Pflasterbauwerken auf, indem der Zementprozess auf der Grundlage einzigartiger chemischer Reaktionen verschiedener Nebenprodukte aus dem Steinbruch optimiert wird.

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16. Utilization of Waste-Based Expansive Agents for Soft Clay Stabilization

    Jiawei Tan, Bo Xu, Junde Qin, Yaolin Yi

    Das Kapitel befasst sich mit der Verwendung abfallbasierter expansiver Mittel, insbesondere Süßwasserschlamm und Karbidschlacke, zur Stabilisierung von weichem Meereston in Singapur. Zunächst werden die Herausforderungen durch weichen Lehm im Bauwesen und die Umweltbedenken im Zusammenhang mit dem hohen Zementverbrauch hervorgehoben. Die Studie skizziert dann die Herstellung von Expansionsmitteln auf Abfallbasis und deren Einbau in marinen Tonproben. Die Ergebnisse zeigen, dass diese abfallbasierten Substanzen die Druckfestigkeit sowohl von Zement als auch von GGBS-stabilisiertem Ton signifikant erhöhen, wobei sich die Langzeitfestigkeit deutlich verbessert. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Einsatz von expansiven Mitteln auf Abfallbasis den Bedarf an Zement verringern kann, wodurch die Kohlenstoffemissionen gesenkt und nachhaltige Baupraktiken gefördert werden.

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17. Natural Reinforcement of a Fine Soil for Unpaved Forest Roads—Cyclic CBR Tests

    David Miranda Carlos, Joaquim Macedo, Margarida Pinho-Lopes

    Das Kapitel untersucht das Potenzial von Naturfasern wie Kiefernnadeln, feinen Boden für unbefestigte Waldwege zu verstärken. Es beschreibt das Experimentalprogramm mit zyklischen CBR-Tests, um die Belastbarkeit des Bodens und des Boden-Faser-Komposits zu bewerten. Die Studie ergab, dass die Einbeziehung von Kiefernnadeln die Reaktion des Bodens auf die Kraftdurchdringung und den CBR-Wert verbesserte, wobei die besten Ergebnisse bei einer Einbindungsrate von 1% erzielt wurden. Die zyklische Belastungsphase zeigte, dass die permanente Verschiebung mit zunehmenden Zyklen abnahm, was auf eine robuste Reaktion hindeutet. Die Verstärkung verbesserte auch den Steifigkeitsmodul des Bodens, wobei die Einarbeitungsrate von 1% die bedeutendste Verbesserung brachte. Die Forschung hebt das Potenzial zyklischer CBR-Tests zur Ermittlung von Designparametern für unbefestigte Waldwege hervor, wo die Bodencharakterisierung häufig begrenzt ist.

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18. Ground Improvement Over Landfill for the Barton Park Recreational Precinct

    Liam J. Smith, Patrick K. Wong

    Das Kapitel befasst sich mit dem komplizierten Prozess der Bodenverbesserung im Zusammenhang mit Deponien, insbesondere mit dem Barton Park Recreational Precinct. Zunächst werden die verschiedenen Mechanismen der Deponieverdichtung skizziert, darunter primäre, sekundäre und die Migration von Feinstaub aufgrund von Grundwasserbewegungen. Anschließend erläutern die Autoren die Methodik zur Bestimmung der Zusammensetzung und des Verhaltens der Deponie während der sekundären Verdichtung, die Felduntersuchungen und Labortests umfasst. Das aus diesen Versuchen entwickelte geotechnische Modell wird vorgestellt und gibt Einblicke in die Untergrundbedingungen und geotechnischen Einheiten. Das Kapitel behandelt auch die Charakterisierung von Deponiematerialien, wobei der Schwerpunkt auf organischen und anorganischen Komponenten liegt, sowie die für die Siedlungsabschätzung entscheidenden Gestaltungsparameter. Die Autoren verwenden Finite-Elemente-Modellierung, um verschiedene Methoden zur Bodenverbesserung zu analysieren, wie etwa Aufprallwälzungen und den Einsatz von Geocells, um die Differentialablagerung zu verringern. Das Kapitel schließt mit der Hervorhebung der Bedeutung dieser Methoden für eine nachhaltige Deponieentwicklung und die präzise Bewertung von Bodenverbesserungsstrategien.

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