Internal soil erosion in urban environments is a significant factor contributing to the chronic uneven settlement of subway stations. This paper investigates the seismic failure mechanisms of subway stations affected by prior soil internal erosion. Erosion is modeled via a practical approach based on the Cap plasticity model. A 2D finite element model of a two-layer, three-span subway station is developed to simulate its seismic response under various factors, including the seismic incidence angle, soil erosion, and earthquake motions. The vertical load transfer and damage assessment of the vertical elements are thoroughly analyzed across all the scenarios. The results show that after the adverse internal force redistribution caused by soil erosion in the corners of the underlying soil, the subway station experiences a progressive seismic failure process. As the seismic incidence angle increases, the deformation mode of the station shifts from a bilateral shear mode to a unilateral pushover mode, requiring more seismic energy for structural collapse.

Bei dem Beitrag handelt es sich um die erweiterte Fassung der gleichnamigen Keynote Lecture auf der 4. Bodenmechanik Tagung im Rahmen der Fachsektionstage Geotechnik, die auf Anregung der Fachsektionsleitung auch in der Zeitschrift geotechnik veroffentlicht werden soll. Bei den Phanomenen der inneren Erosion in durchstromtem Boden und in Erdbauwerken geht es um das Losen, den Transport und die Ablagerung bevorzugter Fraktionen mit der Folge einer anderung der Bodeneigenschaften. Die Phanomene der inneren Erosion werden als Kontakterosion, Suffosion, Kolmation und ruckschreitende Erosion charakterisiert. Die Kinematik dieser physikalischen Prozesse ergibt sich mit der Energie einer Sickerstromung aus der Bewegung des Einzelkorns im Porenraum, den moglichen Freiheitsgraden beim Transport. Der Artikel gibt einen uberblick uber die Art und Bedingungen der verschiedenen Phanomene sowie uber deren spezifische Kinematik innerhalb der Bodenstruktur. Die relevanten international verwendeten Nachweismethoden und Kriterien werden aufgefuhrt und in ihrer Aussagekraft bewertet. Die kennzeichnenden Einflussparameter werden aufgezeigt. Fur die einzelnen Phanomene der inneren Erosion werden Strategien zur Bewertung und Beherrschung des Erosionsrisikos diskutiert. Phenomena, kinematics and risk assessment strategies of internal erosionInternal soil erosion due to seeping water in natural sediments as well as in earthworks can lead to a significant change in soil properties and could even destroy the structural integrity. The physical process of erosion always is induced by loosening, migration, and deposition of predominant fine particles within the soil structure. Depending on the kinematics, the phenomena are divided into contact erosion, suffusion, colmation and backward erosion piping. The kinematics is controlled by the energy of a seepage on the one hand, on the other by the degrees of freedom and the boundary conditions of an individual grain movement within the pore space. This article provides an overview of the characteristic, specifics, and conditions of the different phenomena considering their kinematics within the soil structure. Internationally used approaches and methods of assessment are listed, their significance and their limitations will be evaluated. The impact parameters that control the different processes are shown. Strategies for assessing and controlling the risk of structural damage are discussed for the different phenomena of internal soil erosion.