Experimentelle Arbeiten, die hauptsächlich im Bereich der Verfahrenstechnik veröffentlicht wurden, werden auf ihre im Hinblick auf ihre Anwendbarkeit auf Strömungen in kohäsionslosen Sanden analysiert; Sickerexperimente mit zwei verschiedenen Sanden mit unterschiedlichen Dichten durchgeführt. Die Fließregime in diesen Materialien werden für Strömungen bis zum kritischen Zustand, in dem Kanalbildung auftritt, klassifiziert. Die beobachteten Phänomene innerhalb dieser Fließregime werden beschrieben. Es werden Abschätzungen darüber gegeben, was jenseits des kritischen Zustandes geschehen könnte.
Im analytischen Teil wird ein klassisches Kontinuum-Zweikomponenten-Modell für poröse Medien zur Beschreibung eines Granulat-Flüssigkeits-Gemisches eingeführt. Beziehungen zwischen Konzepten der Geotechnik (DARCY'sches Gesetz, Sickerkraft, Auftrieb, Kritischer Hydraulischer Gradient) und der Kontinuums Theorie poröser Medien werden erläutert. Die Stabilität der homogenen Sickerung wird mit Hilfe einer Störungsanalyse auf der Grundlage des Modells untersucht. Da die Ergebnisse den Experimenten widersprechen, wird das Modell durch Hinzufügen eines neuen Wechselwirkungstermes verbessert, der die räumlichen Variationen der Porosität berücksichtigt. Es wird sichergestellt, dass der neue Wechselwirkungsterm mechanisch konsistent und thermodynamisch zulässig ist. Die Stabilitätsanalyse auf der Grundlage des neuen Modells zeigt im Vergleich mit experimentellen Daten konsistente Ergebnisse.
Die charakteristischen Eigenschaften der numerischen Beschreibung von Granulat-Flüssigkeits-Gemischen werden und geeignete numerische Methoden diskutiert. Eine Standard Finite-Element Berechnung wird zur Simulation des Beginns der Kanalbildung in einer zunächst homogenen Strömung in einem Sand-Wasser-Gemisch verwendet. Im Unterschied zu Standard-FE-Berechnungen wird eine realistische Verteilung des Porosität, eine vom Porenverhältnis abhängige Permeabilität und ein erweitertes Modell zur Beschreibung von kohäsionslosem Sand (Hypoplastizität) implementiert. Die Ergebnisse werden mit experimentellen Daten verglichen.
Einer der Einflüsse von Gasblasen in Porenfluiden wird untersucht. Nämlich deren Auswirkungen auf die Kompressibilität. Ein Ausdruck für die Kompressibilität eines flüssigen Mediums, das kleine Mengen Gas in Form von kugelförmigen Blasen enthält, wird abgeleitet. Die Kompressibilität des Gases und des Fluids sowie Oberflächeneffekte an der Gas-Flüssigkeits-Grenzfläche und die Löslichkeit des Gases in Fluiden werden berücksichtigt.