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Prof. Dr.-Ing. Marie-Theres Steinhoff

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Hochschule Bochum

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Institut für Geotechnik

Geotechnik – Vorlesungsunterlagen ENTWURF Teil 1

Wintersemester 2012/2013

Prof. Dr.-Ing. Marie-Theres Steinhoff

Heinz Grabowski

HOCHSCHULE BOCHUM

Institut für Geotechnik Geotechnik WS 12/13 | Seite 1

Geologie (Entstehung der Gesteine und des Bodens)

1 Geologie (Entstehung der Gesteine und des Bodens)

Geologie ist die Wissenschaft von den Entstehungsvorgängen und der Entwicklungsgeschichte der Erde,

insbesondere der unserer direkten Beobachtung zugänglichen Erdkruste (earth crust).

Die für die Geotechnik bereichsweise interessante äußere, dünne Schale wird als Erdkruste bezeichnet.

Diese unterteilt sich in kontinentales Krustengestein, das aus Granitschichten mit 30 bis 60 km Dicke

besteht (Oberkruste: engl. granitic layer) und in eine ozeanische Kruste mit tiefen Basaltschichten und

Dicken von 5 bis 7 km (Unterkruste: engl. basaltic layer). Die Gesteinsdichten liegen beim kontinentalen

Krustengestein bei ca. 2,7 g/cm³ und bei der ozeanischen Kruste bei 2,9 bis 3,1 g/cm³.

Die Erdgeschichte unterteilt sich in vier Zeitaltergruppen:

Erdneuzeit (Känozoikum)

Erdmittelalter (Mesozoikum)

Erdaltertum (Paläozoikum)

Erdfrühalter (Präkambrium)

Jedes Zeitalter wird weiter in Systeme (Perioden), Abteilungen (Epochen), Stufen (Alter) und Zonen (Zeit)

unterteilt.

Die geologischen Verhältnisse eines Gebietes können geologischen Karten entnommen werden. In

diesen ist die Untergrundschichtung bis in eine Tiefe von ca. 1000 m angegeben.

Erdzeitalter Formation Abteilung

Jahre vor

der Ge-

genwart

Ablagerungen Gebiet

Erläuterungen

zur Karte „Geo-

logie von NRW“

Neozoikum =

Erdneuzeit

Quartär

Holozän (Allu-

vium)

(weiß)

10.000

Höhenlagen: Verwitte-

rungslehm in situ

Hanglagen:

Hangschuttmassen

Niederungsgebiete:

Talfüllungen, Deltabil-

dungen in den Mün-

dungsgebieten der

Flüsse

Das fein verästel-

te Netz des ab-

fließenden Was-

sers von den zahl-

reichen Bachläu-

fen bis zur Mün-

dung der Flüsse

und Ströme ins

Meer überall auf

den Kontinenten

Künstliche Auf-

schüttung, Sand,

Kies, von Auen-

lehm bedeckt,

sandiger Lehm,

Lehm

Pleistozän

(Diluvium)

(hellgelb)

600.000

Moränenschutt der

zurückgewichenen

Gletscher

Windsedimente

Alpenland, Nord-

deutsche Tiefebe-

ne,

Lößlandschaften

in den Vorgebie-

ten der zurückge-

wiche-nen Glet-

scher

Kiese u. Steine,

kiesige Sande,

Fein- u. Mittels-

and, einzelne

Tonlagen, Mergel,

Lehm u. Sande

mit feinen bis

groben Geschie-

ben

Tertiär

Jung-Tertiär

Relikte jüngster Ge-

birgsbildungen, Mee-

resablagerungen

Alpen, Pyrenäen,

Himalaya, Anden

u8sw. Kanalein-

bruch, Oberrhein-

Quarzkiese,

Quarzsande, Ton,

Schluffe, Glim-

mertone, z.T.

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Alt-Tertiär

70 ∙ 106

Erdöl, Naturasphalt,

Steinsalze, Kalisalze.

Basalt, Phonolith,

Trachyt, Tuff

talgraben, Main-

zer-, Wiener-,

Pariser Becken.

Tertiäre Mee-

resablager-ungen

kalkig und glau-

konitische Sande

Mesozoikum

= Erdmittelal-

ter

Kreide

Obere Kreide

140 ∙ 106

Schreibkreide, Mergel,

Kalke, Sandsteine,

Konglomerate

Mergel, Tone, Sand-

steine, Konglomerate

Emschergebiet,

Münsterländi-

sches Kreidebe-

cken, Pariser

Kreidebecken

Gesteine der Vor-

alpen z.B. Säntis,

2500müNN

Vorw. Mergel u.

mürbe Kalke, z.T.

mit Feuerstein,

Tonmergelsteine,

Mergelkalke,

Kalk- u.

Grünsandstein,

Sandmergelstein,

kieseliger Kalk-

stein

Untere Kreide

Dunkle Ton- u.

Tonmergelstein,

helle Sandsteine,

Grünsandstein,

kieseliger Mergel-

stein

Jura

Oberer Jura =

Màlm

Mittlerer Jura

= Dogger

Unterer Jura =

Lias

180 ∙ 106

Vorherrschend sind

helle Kalke, Dolomite,

Kalksandsteine

Vorherrschend: Braune

(eisensch.) Sandsteine

Vorherrschend: Dunkle

Tone u. Mergel, sowie

grau-blaue Mergel u.

Kalke

Französicher,

Schweizer, Deut-

scher Jura

Lothringen,

Britische Insel

Kalksandstein,

Kalke, Mergel-

stein, quarzit.

Sandstein, Kalke

u. Mergel m. Sali-

narfolge, dunkle

Ton- u. Tonmer-

gelsteine

Trias

Keuper

Muschelkalk

Buntsandstein

225 ∙ 106

Sandstein, bunte Let-

ten, Mergel, Dolomit,

Gips

Kalkstein, Mergel, Do-

lomit, Anhydrit, Stein-

salz

Rotweiße Sandsteine,

Konglomerate, Letten,

Gips, Steinsalz

Verbreitung in

weiten Gebieten

von Mittel- und

Süddeutschland

Dunkle Ton- u.

Siltsteine, quarzit.

Sandsteine, graue

u. bunte Tonstei-

ne u. Dolomite,

Mergelsteine m.

Gips, Anhydrit u.

Steinsalz, rote

Ton- u. Sandstei-

ne, Konglomerate

Perm = Dyas

Zechstein

280 ∙ 10

6

Kalksteine, Dolomite,

Letten, Gips, Anhydrit

Saar- Nahe- Gra-

ben

Vorw. Steinsalz,

Kalisalze u. An-

hydrit, Kalke, Do-

lomite, Tonstein,

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Paläozoikum

= Erdaltertum

Rotliegendes

Rote Konglomerate u.

Sandsteine, Letten,

Ton- u. Kieselschiefer,

Porphyre, Melaphyre,

Tuffe

Mendener Kon-

glomerat, Wart-

burg-

Konglomerat,

Südwestdeutsch-

land (Schwarz-

wald)

Konglomerate,

Sandsteine, Mer-

gel

Karbon

Oberes Kar-

bon

Unteres Kar-

bon

350 ∙ 106

Kohle, Grauwacken,

Sandsteine, Konglome-

rate, Schiefertone,

Tonschiefer, Kiesel-

schiefer, Kalkstein

Granit, Syenit, Gabbro,

Porphyr

Ruhrgebiet, Saar,

Nordfrankreich,

Belgien

Oberschlesien

Schieferton,

Sandstein, Stein-

kohlenflöze, rote

quarzit. Sandstei-

ne, grauer Sand-

stein, Konglome-

rate, Schiefertone,

Grauwacke, Plat-

ten- u. Kieselkalk,

Kiesel- u. Alaun-

schiefer

Devon

Oberdevon

Mitteldevon

Unterdevon

400 ∙ 106

Kalkstein, Grauwa-

cken, Sandstein, Ton-

schiefer

Diabas, Keratophyr

Rheinisches

Schiefergebirge,

Taunus, Hunds-

rück

Graue u. bunte

Tonschiefer,

Sandstein, banki-

ge u. knollige

Kalke, roter Ton-

schiefer u. Kon-

glomerat, band-

flaserige Ton-

schiefer m. Sand-

steinbänken, Ar-

kosen

Silur 440 ∙ 106

Ton-, Alaun-, Kiesel-

schiefer, Quarzite,

Grauwacken, Konglo-

merate, Kalksteine,

Diabase

Skandinavien,

Britische Inseln,

Kleine Teile des

Sauerlandes

Ton- u. Flaser-

schiefer, Grauwa-

cke, Kalke, Quar-

zit, schwarze u.

graue gebänderte

Tonschiefer

Kambrium

Ober-

Kambrium

Mittel-

Kambrium

Unter-

Kambrium

580 ∙ 106

Konglomerate, Grau-

wacken, Sandsteine,

Kalke, Ton- und Alaun-

schiefer, Diabas,

Porphyr

Norwegen, Briti-

sche Inseln,

Bretagne

Schwarze glän-

zende Tonschie-

fer, phyllitische

Schiefer, helle u.

dunkle Quarzite

Proteroz.

Archaikum =

Erdurzeit

Präkambrium 5000 ∙ 106

Konglomerate, rote

Sandsteine, Quarzite,

Schiefer, Granite,

Porphyre, Phyllite

Schwarze glän-

zende Tonschie-

fer, helle u. dunkle

Quarzite

Tab. 1-1: Tabelle der Erdzeitalter

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1.1 Erdaufbau

Abb. 1.1: Erd Erdaufbau aus „This Dynamic Earth“ (U.S. Geological Survey)

1.1.1 Gliederung

Kruste und oberer Mantel

Lithosphäre (engl. lithosphere) („Steinbereich“): Kruste und ein Teil des Oberen Mantels (engl.

upper mantle) bis ca. 100 km: starr, fest; ozeanische und kontinentale Kruste unterscheiden sich

durch ihre Dichte,die kontinentale Kruste ist weniger dicht und damit leichter.

Unter der Lithosphäre liegt ein Grenzbereich unterhalb dessen seismische Wellen (Erdbebenwel-

len) deutlich schneller durch das Gestein wandern, die sog. Mohorovicic-Diskontinuität (Moho).

Asthenosphäre (engl. astenosphere) („Schwächezone“): Oberer Mantel (engl. upper mantle) bis

ca. 250 km: zäh-viskos, gleitfähig (Masseaustausch mit der Lithosphäre über Subduktion und Rift

(konvergente und divergente Relativbewegungen).

Mesosphäre (engl. mesosphere) („Mittelzone“): unterster Teil des oberen Mantels bis ca. 650 km:

fest, aber fließfähig, inhomogen durch abtauchende Litosphärenplatten.

Unterer Mantel (650 bis 2900 km) (lower mantle)

Evtl. langsam konvektierender Bereich, auch in diesem Teil tauchen die Platten ab (vielleicht so-gar bis kurz vor die Mantel-Kern-Grenze).

Zwischen unterem Mantel und äußerem Kern liegt die Wiechert-Gutenberg-Diskontinuität.

Kern (2900 bis 6370 km) (engl. core)

Ähnlich einem Meteoriten besteht er hauptsächlich aus Eisen und Nickel, Druck bis 3500 Kilobar, Temperatur bis 5000° C.

Äußerer Kern engl. (outer core) 2900 bis 5100 km: flüssig, metallisch.

Zwischen äußerem Kern und innerem Kern liegt die Lehmann-Diskontinuität.

Innerer Kern (engl. inner core) bis 6370 km: fest, metallisch.

Das flüssige Material des äußeren Kernes strömt um den inneren Kern herum und erzeugt das Erdmagnetfeld (wie bei einem Dynamo).

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1.2 Gesteine

Gemenge von natürlich entstandenen Mineralien (engl. Mineral) nennt man in der Geologie Gesteine

(engl. rocks).

Eine Gruppierung der Gesteine erfolgt vorwiegend nach dem genetischen Prinzip, d.h. nach der Art der

Entstehung.

Danach unterscheidet man drei Hauptgruppen: die Magmatite, die Sedimente und die Metamorphite.

Diese sind in einem natürlichen Kreislauf (s. Abb. 1.2) miteinander verbunden.

Abb. 1.2: Kreislauf der Gesteine nach H.Schuman (1957)

Magmatite (engl. igneous rocks) entstehen durch Erstarren von magmatischem Material an der Erd-

oberfläche oder in der Tiefe der Erdkruste. Erstarrt das magmatische Material in der Tiefe der Erdkruste,

bilden sich die grobkörnigen Plutonite, auch Plutonische Gesteine oder Tiefengesteine genannt. Dringt

das Magma mit Hilfe vulkanischer Kräfte bis zur Erdoberfläche vor, entstehen die feinkörnigen Vulkanite,

Ergußgesteine oder auch Eruptivgesteine, kurz Eruptiva genannt. Übergangsgesteine zwischen beiden

Gruppen heißen Ganggesteine.

Sedimente (engl. sedimentary rocks) entstehen durch Ablagerung irgendwelcher Gesteinsreste auf

dem Festland oder im Meer. Die Aufbereitung der Gesteine, Verwitterung genannt, erfolgt durch Wet-

terelemente, wie Sonnenstrahlung, Frost und Regen, aber auch unter Mithilfe von Säuren und Organis-

men. Zwei Arten der Verwitterung sind zu unterscheiden: die physikalische oder mechanische Verwitte-

rung und die chemische Verwitterung.

Metamorphite (engl. metamorphic rocks) (Umwandlungsgesteine) entstehen durch Umwandlung an-

derer Gesteine in der Erdkruste infolge hoher Temperaturen und großer Drucke.

1.3 Böden

Entstehung der Böden

Vier Vorgänge führen zur Entstehung der Böden: Zerstörung (Verwitterung: engl. weathering) der Gestei-

ne, Abtragung (Erosion: engl. erosion), Transport (Frachtung: engl. transport) und Ablagerung (Sedimen-

tation: engl. sedimentation).

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Boden

Bleiben die Verwitterungsprodukte an Ort und Stelle liegen, spricht man von einem „Boden auf primärer

Lagerstätte“. Werden die Böden durch Wind, Eis oder Wasser weiter verfrachtet und dann abgelagert,

spricht man von „Böden in sekundärer Lage“.

Durch Wind verfrachtete (äolische) Böden: gleichförmig großer Porenanteil

Beispiele: Löß (kalkhaltiger Schluff von hellbrauner Farbe), Flugsand, Dünen

Durch Wasser verfrachtete (fluviatile) Böden: häufigste Art der Verfrachtung;

man unterscheidet Geröll- und Schwebverfrachtung.

Geröllverfrachtung: Hierbei werden die Gesteinsbrocken durch die Schleppspannungen an der

Gewässersohle transportiert. Die Schleppkraft des Wassers hängt u.a. vom Sohlgefälle des

Wasserlaufs ab. Da dies von der Quelle bis zur Mündung abnimmt, verringert sich der mittlere

Korndurchmesser des „Geschiebes“ entlang des Laufs.

Beispiele: Kiese und Sande

Schwebverfrachtung: Die feinsten Teilchen werden in Schwebe gehalten und z.T. bis zum Meer

transportiert. Durch den Einfluss des Salzwassers flocken die Teilchen aus und setzen sich lang-

sam ab.

Beispiele: Ton (Meeresablagerung feinster Bodenteilchen, die meist aus chem. Verwitterung

feldspatartiger Gesteine entstanden); Schlick (Tonschlamm der organische Bestandteile enthält);

Auelehm (in den Talauen abgesetzter, mit Sand vermischter Schwebstoff vor allem bei Hoch-

wasser); Bänderton (Die Bänderung beruht auf der Ablagerung feiner Sedimente, z.B. in eiszeitli-

chen Gletscherseen, in nach Korngrößen getrennten Schichten durch jahreszeitlich bedingte

Schwankungen des Schwebstoffgehalts).

Durch Eis verfrachtete (glaziale) Böden: Durch diese Art der Verfrachtung ist der Gesteinsschutt nicht

nach Korngrößen gelagert. Infolge des Eisdrucks meist eine sehr dichte Lagerung.

Beispiele: Geschiebemergel (Gemisch aller Korngrößen von hausgroßen Blöcken bis zum feinsten Ton;

kalkhaltig). Verschwindet durch fortschreitende Verwitterung der Kalkanteil, spricht man von Geschiebe-

lehm.

2 Boden

2.1 Kornverteilung (DIN 18123:2011-04)

Die Korngrößenverteilung (engl. granulometric distribution) beschreibt den Boden aufgrund der geometri-

schen Ausdehnung seiner Bestandteile und deren Massenanteile. Sie dient als Grundlage für Beurtei-

lungs- und Anwendungskriterien von Böden. Sie lässt Rückschlüsse auf bestimmte bodenmechanische

Eigenschaften zu.

Die Korngrößenverteilung im Boden mit Korngrößen über 0,063 mm wird durch Trennen der vorhande-

nen Korngruppen durch Siebung bestimmt. Enthält der zu untersuchende Boden keine Korngrößen unter

0,063 mm, dann wird die Trockensiebung angewandt. Bei Böden, die auch Anteile von Korngrößen unter

0,063 mm enthalten, wird die Korngrößenverteilung durch Siebung nach nassem Abtrennen der Feinteile

ermittelt. Durch die Sedimentation wird die Korngrößenverteilung der Kornanteile unter 0,125 mm be-

stimmt. Teilchen mit Korngrößen kleiner als 0,001 mm können durch dieses Verfahren nicht weiter unter-

teilt werden.

http://dict.leo.org/ende?lp=ende&p=DOKJAA&search=granulometric&trestr=0x2001

http://dict.leo.org/ende?lp=ende&p=DOKJAA&search=distribution&trestr=0x2001

http://dict.leo.org/ende?lp=ende&p=DOKJAA&search=distribution&trestr=0x2001

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Boden

1 Ton 4 Lehm 7 Sand 9 sandiger Kies 2 sandiger Ton 5 Schluff 8 Kiessand 10 Kies 3 toniger Schluff 6 Geschiebelehm

Abb. 2.1: Darstellung verschiedener Körnungslinien (DIN 18123)

2.1.1 Bestimmung der Kornverteilung durch Siebung

2.1.1.1 Trockensiebung

Die Probe wird im Trocknungsofen bei 105 °C getrocknet, nach Abkühlen auf 0,1 % der Probemenge

gewogen (Einwaage) und durch den aufeinander gesetzten Siebsatz gesiebt. Verwendet werden ge-

normte Siebsätze mit mindestens 200 mm Durchmesser und zwar: Siebe mit Prüfgewebe nach DIN ISO

3310-1:2001-09 (Maschenweiten 0,063mm; 0,125 mm; 0,25 mm; 0,5 mm; 1,0 mm und 2,0 mm; Siebe mit

Quadratlochblechen nach DIN ISO 3310-2:2001-09 (Lochweiten 4mm; 8mm; 16 mm; 31,5 mm und 63

mm). Bei Maschinensiebung ist in der Regel eine Siebdauer von 10 min erforderlich. An den Sieben mit

Maschenweite kleiner als 0,5 mm ist die Korntrennung durch Einzelsiebung von Hand nachzuweisen.

Der Massenunterschied zwischen der Einwaage und der Summe der Rückstände (Siebverlust) darf nicht

mehr als 1 % der Einwaage betragen. Ist der Massenunterschied größer, dann muss die Siebung mit

einer neuen Probe wiederholt werden.

2.1.1.2 Siebung nach nassem Abtrennen der Feinteile (Nasssiebung)

Die Probe wird im Trocknungsofen bei 105 °C bis zur Massenkonstanz getrocknet, nach Abkühlen auf 0,1

% ihrer Masse gewogen und in einem Bottich mit Wasser vermengt. Zum Lösen der Feinteilchen von den

gröberen Körnern wird das Gemenge von Hand bearbeitet. Nach kräftigem Durchrühren wird die Auf-

schlämmung durch ein Sieb mit Maschenweite 0,063 mm gewaschen. Der Siebdurchgang wird in einem

Gefäß aufgefangen, der Siebrückstand zum Ausgangsmaterial im Bottich zurückgegeben. Nach erneuter

Wasserzugabe wird der Vorgang so oft wiederholt, bis die abgegossene Flüssigkeit keine Trübung mehr

zeigt. Das vom Feinkorn befreite Grobkorn einschließlich des letzten Siebrückstandes wird getrocknet

und trocken gesiebt. Der Siebdurchgang durch das Sieb mit Maschenweite 0,063 mm wird bei 105 °C bis

zur Massenkonstanz getrocknet und gewogen.

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Boden

Die Masse der Rückstände auf den einzelnen Sieben und in

der Auffangschale wird in Prozente der Summe dieser Tro-

ckenmassen und diese in die entsprechenden Siebdurchgänge

umgerechnet. Die Siebdurchgänge werden in einem Diagramm

als Körnungslinie zeichnerisch dargestellt.

2.1.1.3 Bestimmung der Korngrößenverteilung durch Sedimentation

Durch die Sedimentation wird die Korngrößenverteilung der Kornanteile unter 0,125 mm bestimmt. Teil-

chen mit Korngrößen kleiner als 0,001 mm können durch dieses Verfahren nicht weiter unterteilt werden.

Verschieden große Körner sinken im stehenden Wasser mit unterschiedlicher Geschwindigkeit. Der Zu-

sammenhang zwischen Korngröße, Dichte und Sinkgeschwindigkeit wird durch das „Gesetz von Stokes“

angegeben. Da dieses Gesetz für kugelförmige Körper gilt, werden bei seiner Anwendung für die Körner

natürlicher Böden nur äquivalente (gleichwertige) Korndurchmesser ermittelt.

Zur Korntrennung wird die Bodenprobe im Wasser zu einer Suspension aufgerührt und diese in einem

Standglas sich überlassen. Durch das je nach Korngröße unterschiedlich schnelle Absinken der Körner

verändert sich dabei zeitlich die Verteilung der Korngröße und damit auch die Verteilung der Dichte in der

Suspension über die Höhe des Standglases. Zum Messen dieser Veränderung und zur Ermittlung der

Massenanteile der Korngrößen sind unterschiedliche Verfahren ge-

bräuchlich. In der Bodenmechanik wird das Aräometer-Verfahren nach

Bouyoucos-Casagrande verwendet.

Bei dem Aräometer-Verfahren wird die Dichte der Suspension mit ei-

nem Aräometer in zweckmäßig festgelegten Zeitabständen gemessen.

Aus den Suspensionsdichten und den Eintauchtiefen des Aräometers

wird die Korngrößenverteilung berechnet.

Die in Suspensionen enthaltenen Feinstteilchen neigen häufig zur Koa-

gulation (Flockenbildung). Tritt diese bei der Sedimentationsanalyse

auf, so wird ein Anteil an Feinstkorn gemessen, der in der Regel gerin-

ger ist als die tatsächlich vorhandene Menge. Zur Verminderung der

Koagulation muss stets ein geeignetes Antikoagulationsmittel (z. B.

Natriumpyrophosphat Na4P2O7 × 10 H2O) zugegeben werden.

2.1.1.4 Bestimmung der Korngrößenverteilung durch Siebung und Sedimentation

Enthält eine Bodenprobe gleichzeitig nennenswerte Mengen an Körnern unter und über 0,063 mm

Durchmesser, so müssen zur Bestimmung der Korngrößenverteilung der Probe die Korngrößen über

0,125 mm durch Siebung, die Korngrößen unter 0,125 mm durch Sedimentation bestimmt werden.

Abb. 2.2: Siebmaschine (Sieving machine for dry and wet

sieving) mit Sieben (Nasssiebung Wille-Geotechnik)

Abb. 2.3: Aräometer (Soil hydrometer) mit Standzylinder (Wille-

Geotechnik)

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Boden

2.1.1.5 Erkenntnisse aus der Körnungslinie

Liegt die Körnungslinie vor, kann der Boden klassifiziert werden (Hauptanteile, Nebenanteile).

Das Abschätzen der Wasserdurchlässigkeit kann mit Hilfe des wirksamen Korndurchmessers dw erfolgen.

dw = d10 entspricht dem Korndurchmesser bei 10% Siebdurchgang. Nach Hazen gilt für locker gelagerten

reinen Filtersand: kf = 116 dw ².

Aus der Neigung der Körnungslinie kann die Gleichförmigkeit abgelesen werden. Zahlenmäßig wird dies

durch die Ungleichförmigkeitszahl ausgedrückt. Sie ist ein Maß für die Neigung der Körnungslinie und wie

folgt definiert:

d60 und d10 sind die Korndurchmesser, die den Ordinaten bei 60% und 10% des Siebdurchganges der

Körnungslinie entsprechen.

Es gelten folgende Grenzwerte:

CU < 5 : gleichförmig

5 < CU < 15 : ungleichförmig

CU > 15 : sehr ungleichförmig

Die Ungleichförmigkeitszahl gibt Auskunft über die Verdichtbarkeit von nicht bindigen Böden und bindigen

Böden. Ungleichförmige Böden lassen sich besser verdichten als gleichförmige Böden, da die kleineren

Körner die Hohlräume zwischen den größeren ausfüllen können. Weiterhin ist die Ungleichförmigkeit ein

Hilfskriterium bei der Beurteilung der Frostempfindlichkeit von Böden.

Die Sieblinienkrümmung

wird in DIN 18196:2011_05 als Krümmungszahl CC bezeichnet. Mit CU und CC werden die grobkörnigen

Böden nach DIN 18196:2011_05 wie folgt eingeteilt:

Benennung Kurzzeichen CU CC

eng gestuft E < 6 beliebig

weit gestuft W 6 1 bis 3

intermittierend gestuft I 6 < 1 oder > 3

Tab. 2-1: Einstufung Sieblinienkrümmung

Aus der Körnungslinie eines Bodens, der zu entwässern ist, kann auch das richtig abgestufte Filtermate-

rial ermittelt werden. Ein Filter hat zwei Bedingungen zu erfüllen:

hydraulische Wirksamkeit: das Wasser muss schneller als durch den zu entwässernden Boden abgeleitet

werden

mechanische Wirksamkeit: der Boden darf nicht ausgespült werden und den Filter nicht verstopfen

Die Körnungslinie lässt Rückschlüsse auf die Fließsandgefahr zu (steiler Verlauf im Bereich zwischen 0,2

mm und 0,6 mm Korndurchmesser und 1,2 < U < 1,5)

Es können anhand der Kornverteilung qualitative Aussagen über Setzungsgröße und -dauer gemacht

werden.

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Boden

2.2 Glühverlust (DIN 18128:2002-12)

Die Bestimmung des Glühverlustes dient der Abschätzung der organischen Bestandteile im Boden. Dem

Versuch liegt die Annahme zugrunde, dass die in einem Boden enthaltenen organischen Bestandteile im

Gegensatz zu den mineralischen Bestandteilen verbrannt werden können. Der Massenverlust eines bin-

digen Bodens während des Glühens beruht jedoch nicht nur auf der Oxidation des organischen Kohlen-

stoffs zu Kohlenstoffdioxid, sondern stellt ein komplexes System verschiedener physikalischer und che-

mischer Vorgänge dar, z.B. wird beim Glühen gebundenes Wasser und Kristallwasser aus den Mineralien

freigesetzt. Außerdem kann Ca(OH)2 durch Aufnahme von CO2 in CaCO3 überführt werden und es kön-

nen Eisenverbindungen des Bodens unter Massenzuwachs oxidieren.

gl

[-]

Dabei ist

md die Trockenmasse des Bodens vor dem Glühen

mgl die Masse des Bodens nach dem Glühen

Organische Bestandteile binden viel Wasser und erhöhen dadurch den Porenanteil. Schon geringe Antei-

le können die Eigenschaften des Bodens erheblich verschlechtern. In Abhängigkeit von der Größe des

Glühverlustes folgt die Benennung von bindigen und nichtbindigen Böden der nachfolgenden Tabelle:

Benennung Sand und Kies Ton und Schluff

Vgl in % Vgl in %

Schwach humos 1 bis 3 2 bis 5

humos >3 bis 5 >5 bis 10

Stark humos >5 >10

Tab. 2-2: Benennung; bei organische Bestandteilen

2.3 Wassergehalt (DIN 18121-1:1998-04 & DIN 18121-2:2010-08)

Der Wassergehalt w (water content) einer Bodenprobe ist das Verhältnis der Masse des im Boden vor-

handenen Wassers mw, das bei einer Temperatur von 105°C verdampft, zur Masse md der trockenen

Probe:

Der Wassergehalt einer ungestörten Bodenprobe wird als natürlicher Wassergehalt bezeichnet.

Die Masse des Wassers erhält man aus der Massendifferenz zwischen feuchter und trockener Probe:

mw: Masse des Porenwassers

m: Masse der feuchten Probe

md: Masse der trockenen Probe

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Boden

Der Wassergehalt ist eine wichtige Kenngröße zur Beurteilung der Böden. Bei bindigen Böden beeinflusst

er in erheblichem Maße die Verdichtbarkeit und die Konsistenz und damit die Tragfähigkeit des Bodens.

Der natürliche Wassergehalt von Böden schwankt in sehr weiten Grenzen. Nachfolgend sind die Berei-

che der Schwankungen des Wassergehaltes für einige, häufig vorkommende Bodenarten angegeben:

Bodenart Wassergehalt w

[%]

erdfeuchte Sande und Kiese 2 -10

schwachplastische Böden, wie tonige

Sande, Schluffe, stark sandige Tone 10 – 25

plastische Tone 25 – 80

organische Böden 50 - >500

Tab. 2-3:Verschiedene Bodenarten mit zugehörigem Wassergehalt

Nach DIN 18121-2:2010-08 ist es möglich, mit einem handelsüblichen Mikrowellenherd eine Schnell-

trocknung durchzuführen. Durch Mikrowellen wird die Probe schneller erhitzt als im Trocknungsofen nach

DIN 18121-1. Die Trocknungstemperatur ist vom Absorptionsvermögen des Boden-Wasser-Gemischs

abhängig und kann bis etwa 300 °C betragen. Infolge der höheren Temperaturen können die ermittelten

Wassergehalte je nach Mineralart über den Werten liegen, die durch Ofentrocknung nach DIN 18121-1

erhalten werden. Dieses Verfahren ist für organische Böden oder Böden mit organischen Bestandteilen

ungeeignet.

In der DIN 18121-2:2010-08 finden weitere Verfahren zur Schnelltrocknung (Infrarotstrahler, Elektroplatte,

Gasbrenner und Luftpyknometerverfahren) Erwähnung.

2.4 Weitere Bodenklassifikationssysteme

Neben der DIN 1054:2010-12 ist noch eine Reihe weiterer Normen zur Klassifikation des Baugrundes in

Gebrauch.

2.4.1 Benennung der Bodenarten nach DIN EN ISO 14688-1:2011-06

Das Anwendungsgebiet dieses Teils der ISO 14688 umfasst den natürlichen oder künstlichen Boden und

ähnliches Auffüllungsmaterial. Die Benennung und Beschreibung von Fels werden in der DIN EN ISO

14689-1:2011-06 behandelt.

Anorganische Bodenarten

Ton ≤ 0,002 mm mm

Schluff > 0,002 mm - 0,063 mm

Feinschluff > 0,002 mm - 0,006 mm

Mittelschluff > 0,006 mm - 0,020 mm

Grobschluff > 0,020 mm - 0,063 mm

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Boden

Zum Grobkornbereich zählen folgende Korngrößenbereiche

Sand > 0,063 mm - 2 mm

Feinsand > 0,063 mm - 0,2 mm

Mittelsand > 0,2 mm - 0,6 mm

Grobsand > 0,6 mm - 2 mm

Kies > 2 mm - 63 mm

Feinkies > 2 mm - 6,3 mm

Mittelkies > 6,3 mm - 20 mm

Grobkies > 20 mm - 63 mm

Steine > 63 mm -

Tab. 2-4: Klassifizierung nach Korngrößen

Zusammengesetzte Bodenarten

In der Regel besteht der Baugrund aus einem Gemisch verschiedener Korngrößenbereiche (z.B. Sand

und Kies oder Sand und Schluff).

Eine Benennung der Gemische (Mischböden) erfolgt entweder nach den Gewichtsanteilen oder nach den

bestimmenden Eigenschaften. Dabei ist eine Benennung nach den Gewichtsanteilen bei grobkörnigen

Böden angebracht, während feinkörnige Böden nach den bestimmenden Eigenschaften benannt werden

sollten.

Benennung nach Gewichtsanteilen

Erfolgt die Benennung nach den Gewichtsanteilen, so wird diejenige Bodenart, die nach Gewichtsanteilen

am stärksten vertreten ist, der so genannte Hauptanteil (Hauptbodenart), mit einem Substantiv bezeich-

net (z.B. Sand oder Kies). Korngrößenbereiche mit kleineren Gewichtsanteilen, so genannte Nebenantei-

le, werden mit Adjektiven bezeichnet (z.B. sandig oder kiesig).

Sind bei grobkörnigen Böden zwei Kornfraktionen mit etwa gleichen Gewichtsanteilen vertreten (ca. 40%

- 60%), so sind die beiden entsprechenden Substantive durch ein "und" miteinander zu verbinden (z.B.

Sand und Kies).

Sind die Nebenanteile in besonders geringem oder besonders starkem Umfang vertreten, so wird dem

Adjektiv der Zusatz "schwach" oder "stark" vorangesetzt.

Bei bekannter Kornverteilungskurve (Körnungslinie) wird der Grad der Gewichtsanteile wie folgt gekenn-

zeichnet:

≤ 15 Gewichtsprozent als schwach (´)

15 < x < 30 Gewichtsprozent als normal

> 30 Gewichtsprozent als stark ( )

z.B. Kies, schwach feinsandig oder

Sand, stark feinkiesig, schwach grobschluffig

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Boden

Benennung nach den bestimmenden Eigenschaften

Die bestimmenden Eigenschaften von fein- bzw. gemischtkörnigen Böden hängen vom Ton - Schluffge-

halt ab, auch wenn hiervon nur ein geringer Gewichtsanteil vorhanden ist. In diesen Fällen sind die Sub-

stantive Ton oder Schluff bei der Benennung zu verwenden.

Die Bezeichnung Ton oder Schluff werden schon ab einem Gewichtsanteil von 30% bis 40% verwendet.

Weiterhin sind für Ton oder Schluff Angaben über den Grad der Plastizität und über die Konsistenz erfor-

derlich.

Organische Bodenarten

Rein organische Böden setzen sich aus den Resten mehr oder weniger stark zersetzter Pflanzen mit

Resten tierischer Organismen zusammen. Nach dem Grad der Zersetzung unterscheidet man nicht bis

mäßig bzw. stark zersetzten Torf. Mudden sind meist von feiner ton- oder schluffähnlicher Beschaffen-

heit.

Mineralische Anteile organischer Böden werden durch Anfügen entsprechender Adjektive gekennzeich-

net (z.B. Torf, feinsandig). Treten organische Bestandteile als Beimengung auf, werden diese durch die

Adjektive "torfig" oder "muddig" oder gegebenenfalls unter dem Oberbegriff "organisch" aufgeführt.

Bei Bedarf können die Kennzeichnungen "schwach" oder "stark" beigefügt werden. Die humushaltige,

Kleinlebewesen enthaltende oberste Bodenschicht bezeichnet man als Mutterboden. Reiner Humus

kommt als Mutterboden nur sehr selten vor. Meist liegt als Mutterboden eine Mischung aus Humus und

mineralischen Bestandteilen vor.

Kurzzeichen nach DIN 4023: 2006-02

Benennung Kurzzeichen

Hauptanteil Nebenanteil Hauptanteil Nebenanteil

Steine steinig X x

Kies kiesig G g

Grobkies grobkiesig gG gg

Mittelkies mittelkiesig mG mg

Feinkies feinkiesig fG fg

Sand sandig S s

Grobsand grobsandig gS gs

Mittelsand mittelsandig mS ms

Feinsand feinsandig fS fs

Schluff schluffig U u

Grobschluff grobschluffig gU gu

Mittelschluff mittelschluffig mU mu

Feinschluff feinschluffig fU fu

Ton tonig T t

Torf, Humus humos H h

Mudde F

(Faulschlamm)

Fels Z Lehm - Le -

Tab. 2-5: Kurzzeichen nach DIN 4023: 2006-02

Die vorstehende Tabelle beinhaltet die Kurzzeichen der einzelnen Bodenarten und ist ein Auszug aus der DIN 4023. Später wird die Anwendung dieser Kurzzeichen unter Verwendung von Beispielen erläutert.

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Boden

Klassifikation nach DIN EN ISO 14688-1:2011-06

Gegenüber der DIN 4022 wurde eine Anpassung an internationale Festlegungen vorgenommen.

Die Korngröße stellt die Grundlage für die Benennung mineralischer Böden dar, bei der Kornfraktionen

verwendet werden, um das bodenmechanische Verhalten zu unterscheiden. Ist die Körnungslinie be-

kannt, so sollten die Massenanteile grobkörniger Beimengungen

- bei weniger als 15% als schwach;

- bei mehr als 30% als stark

Benannt werden. (Bsp.: Mittelkies, stark feinsandig, grobsandig)

Bei feinkörnigen Böden kann dem Adjektiv „tonig“ oder „schluffig“ das Beiwort „schwach“ oder „stark“

dann vorangesetzt werden, wenn sie von besonders geringem oder besonders starkem Einfluss auf das

Verhalten des Bodens sind. Derartige Unterscheidungen sind aber nur bei grobkörnigen und bei ge-

mischtkörnigen Böden möglich, deren Verhalten nicht vom Feinkornanteil geprägt wird. (Bsp.: Kies, san-

dig, schwach schluffig)

DIN EN-ISO 14688-1:2011-06 (D) DIN 4023

Bereich Benennung Kurzzeichen Korngröße [mm] Kurzzeichen

nach DIN 4023

sehr grobkörniger Boden großer Block LBo > 630 Y

Block Bo >200 bis 630 Y

Stein Co >63 bis 200 X

grobkörniger Boden Kies Gr (gravel) >2bis 63 G

Grobkies (Coarse

Gravel)

CGr >20 bis 63 gG

Mittelkies MGr >6,3 bis 20 mG

Feinkies FGr >2 bis 6,3 fG

Sand Sa (Sand) >0,063 bis 2 S

Grobsand CSa >0,63 bis 2 gS

Mittelsand MSa >0,2 bis 0,063 mS

Feinsand FSa >0,063 bis 0,2 fS

feinkörniger Boden Schluff Si (Silt) >0,002 bis 0,063 U

Grobschluff CSi >0,02 bis 0,063 gU

Mittelschluff MSi >0,0063 bis 0,02 mU

Feinschluff FSi >0,002 bis 0,0063 fU

Ton Cl (Clay) < 0,002 T

Tab. 2-6: Kurzzeichen nach DIN EN-ISO 14688-1:2011-06 & DIN 4023

Reine Bodenarten bestehen nur aus einer Kornfraktion und werden nach dieser benannt, z.B. Kies Gr,

Feinsand FSa usw. Der Erste Buchstabe der Kornfraktionen (Hauptanteil) wird jeweils als Großbuchstabe

geschrieben.

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Boden

Zusammengesetzte Bodenarten bestehen aus Haupt- und Nebenanteilen. Sie werden Mit einem Sub-

stantiv für den Haupanteil und mit einem oder mehreren Adjektiven für die Nebenanteile benannt, z.B.

Kies, sandig saGr; Ton, kiesig grCl.

Als Kurzzeichen für die Nebenanteile sind Kleinbuchstaben zu verwenden, die vor die Kurzzeichen der

Hauptanteile gesetzt werden.

Hauptanteil ist entweder der Massenanteil, der am stärksten vertreten ist, oder jener, der die bestimmen-

den Eigenschaften des Bodens prägt. Sind zwei Kornfraktionen mit etwa gleichen Massenanteilen vertre-

ten, so sind deren Substantive durch einen Schrägstrich zu verbinden, z.B. Kies/Sand (Gr/Sa).

Nebenanteile sind Massenanteile, die die bestimmenden Eigenschaften des Bodens zwar nicht prägen,

jedoch beeinflussen können. Sind Nebenanteile in besonders geringem und besonders starkem Umfang

vertreten, so wird dem Adjektiv das Beiwort „schwach“ oder „stark“ vorangesetzt.

2.4.2 Klassifikation nach DIN 18196:2011-04

Nach DIN 18196 werden die Lockergesteine für bautechnische Zwecke in Gruppen mit annähernd glei-

chem stofflichen Aufbau und ähnlichen bodenphysikalischen Eigenschaften zusammengefasst.

Im Wesentlichen erfolgt die Einleitung nach folgenden Gesichtspunkten:

nach Korngrößenbereichen,

nach der Korngrößenverteilung,

nach der Plastizität,

nach organischen Bestandteilen.

Kennbuchstaben für die Haupt- und Nebenbestandteile

G = Kies (Gravel)

S = Sand

U = Schluff

T = Ton

O = organische Beimengungen

H = Torf

F = Mudde

K = Kalk

Kennbuchstaben für kennzeichnende bodenphysikalische Eigenschaften

Korngrößenverteilung

W = Weitgestuft

E = Enggestuft

I = Intermittierend

gestuft

Plastizität

L = Leicht plastisch

M = Mittelplastisch

A = Ausgeprägt plastisch

Zersetzungsgrad von Torf

N = Nicht bis kaum zer-

setzter Torf

Z = Zersetzter Torf

Einteilung in Bodengruppen

Mit Hilfe der bisher genannten Hilfsmittel nach DIN 18196 werden die Böden in Hauptgruppen und in

insgesamt 28 einzelne Gruppen unterteilt. Jede der 28 Gruppen ist mit zwei Großbuchstaben gekenn-

zeichnet. Der erste Kennbuchstabe gibt den Hauptteil der Bodenart an, während der zweite Kennbuch-

stabe für den Nebenanteil oder eine bestimmte kennzeichnende bodenphysikalische Eigenschaft steht.

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Boden

Tab. 2-7: Zusammengefasste Benennung nach DIN 18196:2011-04

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Boden

2.4.3 Klassifikation nach DIN 18300:2010-04

Nach DIN 18300 werden die Böden entsprechend ihrem Zustand beim Lösen in Klassen eingeteilt. Dabei

sind die Erläuterungen nach ZTVE-StB 94 i.d.F. von 97 zu beachten. Oberboden (Mutterboden) bildet

dabei eine von seinem Zustand beim Lösen unabhängige Klasse.

Klasse 1: Oberboden (Mutterboden)

Oberste Schicht des Bodens, die neben anorganischen Stoffen, z. B. Kies-, Sand-, Schluff- und Tonge-

mischen, auch Humus und Bodenlebewesen enthält.

Klasse 2 : Fließende Bodenarten

Bodenarten, die von flüssiger bis breiiger Beschaffenheit sind und die das Wasser schwer abgeben.

Klasse 3 : Leicht lösbare Bodenarten

Nichtbindige bis schwachbindige Sande, Kiese und Sand-Kies-Gemische mit bis zu 15 % Beimengungen

an Schluff und Ton (Korngröße kleiner als 0,06 mm) und mit höchstens 30 % Steinen von über 63 mm

Korngröße bis zu 0,01 m3 Rauminhalt1).

Organische Bodenarten mit geringem Wassergehalt, z. B. feste Torfe.

Klasse 4 : Mittelschwer lösbare Bodenarten

Gemische von Sand, Kies, Schluff und Ton mit mehr als 15 % der Korngröße kleiner als 0,06 mm.

Bindige Bodenarten von leichter bis mittlerer Plastizität, die je nach Wassergehalt weich bis halbfest sind

und die höchstens 30 % Steine von über 63 mm Korngröße bis zu 0,01 m3 Rauminhalt1) enthalten.

Klasse 5 : Schwer lösbare Bodenarten

Bodenarten nach den Klassen 3 und 4, jedoch mit mehr als 30 % Steinen von über 63 mm Korngröße bis

zu 0,01 m3 Rauminhalt1).

Nichtbindige und bindige Bodenarten mit höchstens 30 % Steinen von über 0,01 m3 bis 0,1 m3 Raumin-

halt1).

Ausgeprägt plastische Tone, die je nach Wassergehalt weich bis halbfest sind.

Klasse 6 : Leicht lösbarer Fels und vergleichbare Böden

Felsarten, die einen inneren, mineralisch gebundenen Zusammenhalt haben, jedoch stark klüftig, brüchig,

bröckelig, schiefrig, weich oder verwittert sind, sowie vergleichbare feste oder verfestigte bindige oder

nichtbindige Bodenarten, z. B. durch Austrocknung, Gefrieren, chemische Bindungen.

Nichtbindige und bindige Bodenarten mit mehr als 30 % Steinen von über 0,01 m3 bis 0,1 m3 Raumin-

halt2).

Klasse 7 : Schwer lösbarer Fels

Felsarten, die einen inneren, mineralisch gebundenen Zusammenhalt und hohe Gefügefestigkeit haben

und die nur wenig klüftig oder verwittert sind, auch festgelagerter, unverwitterter Tonschiefer, Nagelfluh-

schichten, Schlackenhalden der Hüttenwerke und dergleichen.

Steine von über 0,1 m3 Rauminhalt2).

1) 0,01 m3 Rauminhalt entspricht einer Kugel mit einem Durchmesser von ≈ 0,3 m.

2) 0,1 m3 Rauminhalt entspricht einer Kugel mit einem Durchmesser von ≈ 0,6 m.

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Boden

2.5 Bodenphysikalische Kennwerte

2.5.1 Dichte und Wichte von Böden

Die Dichte (engl. density) des Bodens ist die Masse mf der feuchten Probe bezogen auf das Volumen V

der Probe einschließlich der mit Flüssigkeit und Gas gefüllten Poren (Bodenmasse pro Volumeneinheit):

[

]

Die Trockendichte d ist der Quotient aus der Masse der trockenen Probe md und ihrem Volumen V ein-

schließlich der Poren:

[

]

Zwischen beiden Dichten gilt die Beziehung:

mit w = Wassergehalt.

In der Bodenmechanik sind neben der Feuchtdichte und der Trockendichte noch folgende Dichten ge-

bräuchlich:

' = Dichte des Bodens unter Auftrieb

r = Dichte des wassergesättigten Bodens (alle Poren des Bodens sind mit Wasser gefüllt).

s = Korndichte =

(Die Bestimmung erfolgt z.B. mit dem Luftpyknometer)

Rechnerische Nachweise und Berechnungen von Kräften werden im Grundbau in der Regel mit den

Wichten = Gewicht/Volumen durchgeführt.

Im Unterschied zur Dichte ρ, welche die Masse m bezogen auf das Volumen V ist, ist die Wichte (engl.

bulk density) die Gewichtskraft FG bezogen auf das Volumen V (Einheit: N/m³), das heißt, Dichte und

Wichte unterscheiden sich durch den Wert der Fallbeschleunigung g, welche auf die Größe der Wichte

Einfluss nimmt.

[

]

Mit g 9,81 m/s² oder vereinfacht 10 m/s²

Symbol Bezeichnung Formel Anhaltswerte

d Trockenwichte

15 18 kN/m3

Wichte oder Feuchtwichte

18 22 kN/m3

r Sättigungswichte

22 23 kN/m3

Wichte unter Auftrieb

10 12 kN/m3

Tab. 2-8: Zusammengefasste Benennung nach DIN 18196:2011-04

n1s

w1n1s

ws nn1

n1ws

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Boden

2.5.2 Boden als physikalisches System

Der Boden ist kein homogenes Material. Er besteht vielmehr aus Festmasse und Hohlräumen, den soge-

nannten Poren. Diese Poren sind mit Wasser und/oder mit Luft gefüllt.

Abb. 2.4: Dreiphasenmodell des Bodens (Kajewski, HS Darmstadt)

Bei den Indizes sind w = Wasser, a = Luft (air), P = Poren, d = trocken (dry). Für Feststoff finden sowohl s

(solid) als auch k (Korn) Verwendung.

Porenanteil:

Der Porenanteil n bezeichnet das Verhältnis des Porenvolumens zum Gesamtvolumen.

n = Vp/Vt (0<n<1)

Porenzahl:

Die Porenzahl e bezeichnet das Verhältnis des Porenvolumens zum Feststoffvolumen.

e p/ (o<e<∞)

Massenwassergehalt:

Der Massenwassergehalt w ist die Masse des Wassers, die der Boden bei Trocknung abgibt, ausge-

drückt in kg Wasser pro kg des getrockneten Bodens.

w = mL/ms

Sättigungsgrad:

Der Sättigungsgrad Sr ist das Verhältnis des Volumens des Wassers zum Porenvolumen.

Sr = VL/Vp

Bei kleinen Korndurchmessern (< 0,06 mm) treten im Zusammenhang mit Wasser Oberflächenkräfte

(Oberflächenspannungen) auf. Diese Kräfte nehmen mit abnehmendem Korndurchmesser zu und bewir-

ken ein Aneinanderhaften der Bodenteilchen (Kohäsion).

Kohäsion ist allgemein das Wirken bzw. die Auswirkung von anziehenden, zwischenmolekularen Kräften,

die zwischen den Atomen bzw. Molekülen eines Stoffes wirken, insbesondere der dadurch bewirkte Zu-

sammenhang (Bindung) der Atome. Bei Böden beruht die Kohäsion auf der durch elektrostatische Wech-

selwirkungen hervorgerufenen Anziehungskraft der hygroskopisch gebundenen Wasserhüllen. Dies sind

fest gebundene Hüllen aus verdichtetem Wasser, welche die einzelnen Bodenpartikel umschließen.

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Boden

2.5.3 Formeln zur Ermittlung der bodenphysikalischen Kennwerte und der Wich-

ten von Böden

Porenanteil (Anteil des Porenvolumens am Gesamtvolumen des Bodens)

e

e

( )

Porenluftanteil (Anteil des luftgefüllten Porenvolumens am Bodengesamtvolumen)

( )

( )

( )

( )

Porenwasseranteil (Anteil des wassergefüllten Porenvolumens am Bodengesamtvolumen)

( )

Porenzahl (Verhältnis des Porenvolumens zum Volumen der Festmasse des Bodens)

e

e

( )

( )

Wassergehalt (Verhältnis der Masse des Porenwassers zur Festmasse der Bodenprobe)

Sättigungszahl (Verhältnis des wassergefüllten Porenvolumens zum gesamten Porenvolumen des Bo-

dens)

( )

( )

( )

( )

Kornwichte (in kN/m³)

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Boden

Trockenwichte des Bodens (in kN/m³)

( )

e

( )

Wichte des feuchten (teilgesättigten) Bodens (in kN/m³)

e

( )

( ) ( )

( ) ( ) ( )

( )

Wichte des wassergesättigten Bodens (Vw = Vp) (in kN/m³)

( )

( )

(

) (

) (

)

( ) e

e

Wichte des Bodens unter Auftrieb (in kN/m³)

( )

( ) ( ) ( )

e

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Boden

fest halbfest plastisch(bildsam)

steif

weich

breiig

flüssig

Schrumpf-

grenze ws

Ausroll-

grenze wp

Fließ-

grenze wL

2.6 Zustandsform / Konsistenz

Bei bindigen Böden ändert sich, im Gegensatz zu nichtbindigen Böden, die Zustandsform. Mit abneh-

mendem Wassergehalt geht bindiger Boden vom flüssigen in den bildsamen (plastischen), dann in den

halbfesten und schließlich in den fes-

ten (harten) Zustand über. Die Abgren-

zungen dieser Zustandsformen vonei-

nander hat A.M. Atterberg festgelegt.

Sie werden Konsistenzgrenzen (Zu-

standsgrenzen) genannt.

Bestimmung nach DIN 18122:1997-07

Die Fließgrenze wL (L = liquid = flüssig) ist der Wassergehalt am Übergang von der flüssigen zur bildsa-

men Zustandsform.

Abb. 2.6: Fließgrenzengerät (Liquid Limit Device ), leer und mit Probe gefüllt

Zur Bestimmung der Fließgrenze wird eine Schale (s. Bild 10) mit der aufbereiteten Bodenprobe gefüllt

und die Oberfläche mit dem Spatel auf eine größte Dicke von ca. 10 mm glatt gestrichen. Mit dem Fur-

chenzieher wird senkrecht zur Nockenwelle eine 2 mm breite Furche, die bis auf den Grund der Schale

reicht, gezogen. Die gefüllte Schale wird nun in das Schlaggerät eingehängt. Durch drehen der Kurbel

wird die Schale dann so oft angehoben und wieder fallen gelassen, bis sich die Furche am Boden der

Schale auf einer Länge von 10 mm geschlossen hat. Die Anzahl der dazu erforderlichen Schläge wird

abgelesen. Dann wird aus der Schalenmitte eine Probe entnommen und ihr Wassergehalt bestimmt. Der

Wassergehalt der Probe, bei dem sich die Furche nach 25 Schlägen geschlossen hat wird als Fließgren-

ze wL bezeichnet. Da es zu langwierig ist, den Wassergehalt so lange zu ändern, bis sich bei 25 Schlä-

gen die Furche schließt, werden mindestens vier Einzelversuche mit unterschiedlichen Wassergehalten

durchgeführt. Die aus diesen Versuchen ermittelten Wassergehalte werden über den Schlagzahlen (von

denen jeweils zwei über und unter 25 liegen sollten) aufgetragen. Wird bei der Abszisse (Schlagzahl)

logarithmische Teilung und bei der Ordinate (Wassergehalt) lineare Teilung verwendet, dann liegen die

Messergebnisse annähernd auf einer Geraden, auf der für die Schlagzahl 25 der Wassergehalt WL an

der Fließgrenze abgegriffen werden kann (s. Bild 12).

Die Ausrollgrenze wP (p = plastic = plastisch) ist der Wassergehalt am Übergang von der bildsamen zur

halbfesten Zustandsform.

Abb. 2.5: Zustandsgrenzen nach Atter-

berg

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Boden

Ein Teil der Probe wird auf einer wasseraufsaugenden Unterlage zu etwa 3 mm dicken Walzen ausge-

rollt. Anschließend wird die Teilprobe so lange wieder zusammengeknetet und neu ausgerollt, bis sie bei

3 mm Dicke beginnt in 10 mm lange Stückchen zu zerbröckeln. In diesem Zustand wird der Wassergehalt

bestimmt. Der Versuch besteht aus mindestens drei Einzelversuchen. Aus den Wassergehalten der drei

Einzelversuche wird das Mittel gebildet. Dieser Mittelwert ist der Wassergehalt an der Ausrollgrenze wp.

Die Schrumpfgrenze wS ist der Wassergehalt am Übergang von der halbfesten zur festen Zustands-

form.

Die Plastizitätszahl Ip ist der Unterschied zwischen dem Wassergehalt an der Fließgrenze und an der

Ausrollgrenze:

Ip= wL - wp [%]

Ein Boden, dessen Plastizitätszahl Null ist oder für den die Ausrollgrenze nicht bestimmt werden kann,

wird nichtplastisch genannt. Der Begriff Konsistenz bezieht sich in diesem Zusammenhang auf die relati-

ve Leichtigkeit, mit der man einen Boden verformen kann.

Der bildsame (plastische) Bereich zwischen der Fließ- und Ausrollgrenze wird in die Zustandsform breiig,

weich und steif unterteilt. Er ist ein Maß für das Wasseraufnahmevermögen des Bodens. Aus dem Was-

sergehalt an der Fließgrenze wL und der Ausrollgrenze wP wird mit Hilfe des natürlichen Wassergehaltes

w des Bodens die Konsistenzzahl lc berechnet:

[ - ]

Zustandsform breiig weich steif

Ic 0 - 0,5 0,5 - 0,75 0,75 - 1,0

Abb. 2.7: Zusammengefasste Benennung nach DIN 18196:2011-04

Die Wassergehalte an der Fließgrenze und die Plastizitätszahl werden in das Plastizitätsdiagramm einge-

tragen. Aus der Lage des Punktes kann eine Bestimmung der Bodenart erfolgen.

ISO/TS 17892-12:2004-10

Die Bestimmung der Fließgrenze ist nach ISO/TS 17892-12: 2004 alternativ mit der Fallkegelmethode

möglich. Dabei wird ein Kegel, dessen Spitze die Probenoberfläche gerade berührt, fallengelassen. Die

Eindringtiefe d ist ein Maß für die Konsistenz des Bodens.

Abb. 2.8: Beispiel für ein Fallkegelgerät (Cone penetrometer) (ISO/TS 17892-12:2004-10)

P

L

PL

LC

I

ww

ww

wwI

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Boden

Abb. 2.9: Bestimmung der Konsistenzgrenzen (Beipiel)

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Boden

2.7 Lagerungsdichte von nichtbindigen Böden (DIN 18126:1996-11)

Der Verdichtungsgrad nichtbindiger Böden wird durch die Lagerungsdichte D oder die bezogene Lage-

rungsdichte ID zahlenmäßig ausgedrückt. Zur Beurteilung der Lagerungsdichte werden die Grenzwerte

für den Porenanteil bei lockerster (max n) und bei dichtester (min n) Lagerung im Labor ermittelt und mit

dem natürlichen Porenanteil n des zu beurteilenden Bodens verglichen.

Die lockerste Lagerung eines Bodens wird ausgedrückt durch den Porenanteil, bei dem der Boden den

größtmöglichen Hohlraumgehalt aufweist. Die dichteste Lagerung ist der Zustand, den ein Boden nach

seiner größtmöglichen Verdichtung besitzt. Der natürliche Porenanteil ist der Porenanteil des Bodens, wie

er „vor Ort“ (in der Natur) als gewachsener Boden oder als künstlich eingebauter Boden vorzufinden ist.

Je größer die Lagerungsdichte D von Sanden oder Kiesen ist, umso größer ist auch die durch den Boden

aufnehmbare Belastung.

Die Lagerungsdichte ist das Verhältnis der Differenz zwischen den Porenanteilen in lockerster (max n)

und tatsächlicher (natürlicher) Lagerung (n) zur Differenz zwischen dem Porenanteil in lockerster und

dichtester Lagerung (min n):

[-]

Das Porenvolumen eines Bodens wird entweder auf das Gesamtvolumen (Porenanteil n) oder auf das

Feststoffvolumen (Porenzahl e) bezogen:

Volumen der Festmasse: ( ) ( )

[cm3]

Porenvolumen: ( ) ( ) ( ) [cm3]

Porenanteil: n = Porenvolumen / Gesamtvolumen

( )

( )

Porenzahl: e = Porenvolumen / Feststoffvolumen

e ( ( )

( ))

Bodenart Porenanteil n [%] Porenzahl e [ - ]

nichtbindige Böden

(grobkörnige Böden)

30 – 45 0,4 – 0,8

schwach bindige Böden 25 – 45 0,3 – 0,8

stark bindige Böden 30 – 73 0,4 – 3,0

Tab. 2-9: Porenanteil und Porenzahl nach Bodenart

Nach DIN 1055 werden Böden wie folgt eingestuft:

sehr locker: 0 < D < 0,15

locker: 0,15 < D ≤ 0,30

mitteldicht: 0,30 < D ≤ 0,50

dicht: 0,50 < D ≤ 0,75

sehr dicht: 0,75 < D ≤ 1,00

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Boden

Die bezogene Lagerungsdichte ID

Für die gebräuchlichen Porenzahlen e, max e und min e lautet die bezogene Lagerungsdichte:

[ - ]

Die Werte für D und ID stimmen nur für die Grenzwerte 0 und 1 überein. Zwischen beiden Lagerungsdich-ten bestehen folgende Beziehungen:

[ - ]

und

[ - ]

Anhaltswerte für ID

locker : 0 < ID ≤ 0,333

mitteldicht : 0,333 < ID ≤ 0,667

dicht : 0,667 < ID ≤ 1,000

2.8 Proctordichte (DIN 18127:2011-08)

Mit dem Proctorversuch lässt sich der Wassergehalt bestimmen, bei dem der Boden am besten zu ver-

dichten ist. Der im Labor ermittelte Wert ist ein Anhaltspunkt für den im Erdbau zu verwendenden Was-

sergehalt. Durch Ermittlung des Verdichtungsgrades ist eine Beurteilung der auf der Baustelle erreichten

Verdichtungsqualität möglich.

Bei dem Versuch wird die Bodenprobe in einem Stahlzylinder mit festgelegten Abmessungen mit vorge-

gebener Verdichtungsarbeit und nach einem festgelegten Arbeitsverfahren verdichtet. Der Versuch be-

steht aus mindesten fünf EinzeIversuchen, bei denen sich die Bodenproben nur durch einen anderen

Wassergehalt voneinander unterscheiden. Als Ergebnis wird der Zusammenhang zwischen Trockendich-

te und Wassergehalt als Proctorkurve dargestellt.

Die Proctordichte Pr ist die größte erreichbare Trockendichte, also eine relative (bezogen auf die Ver-

dichtungsarbeit) maximale Trockendichte des Bodens.

Für die Bestimmung der Proctordichte benötigt man die Trockendichte. Daher muss die Feuchtdichte

= m / V [g/cm3]

mit Hilfe des Wassergehaltes wie folgt umgerechnet werden:

[g/cm3]

Der optimale Wassergehalt wPr ist der der Proctordichte zugeordnete Wassergehalt.

Als Verdichtungsgrad wird der Quotient aus Trockendichte und Proctordichte bezeichnet:

Der Verdichtungsgrad drückt die auf der Baustelle erreichte Verdichtung aus. Wird z.B. eine 97%-ige

Proctordichte verlangt, dann muss bei der Verdichtung mindestens eine Trockendichte von 0,97 ⋅ ρPr

erreicht werden. Dies ist durch entsprechende Dichteprüfungen auf der Baustelle zu kontrollieren. In der

Baupraxis werden je nach Anforderung an das Bauwerk i.a. 92 bis 103% der Proctordichte verlangt.

100

w1

d

Pr

dPrD

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Boden

Abb. 2.10: Abbildung einer Proctorkurve

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Boden

2.9 Plattendruckversuch (DIN 18134:2012-04)

2.9.1 Statischer Plattendruckversuch

Der Plattendruckversuch ist ein Prüfverfahren, bei dem der Boden durch eine kreisförmige Lastplatte mit

Hilfe einer Druckvorrichtung wiederholt stufenweise be- und entlastet und die zugehörige Setzung ge-

messen wird. Der Versuch wird ohne Bodenprobenentnahme auf der Baustelle durchgeführt. Als Wider-

lager kann ein beladener LKW oder ein schwerer Radlader dienen. Lastplattendruckversuche sind recht

schnell und einfach ausführbar und daher für eine systematische Kontrolle des Verdichtungsgrades ge-

eignet. Nachteilig ist die begrenzte Reichweite proportional zur verwendeten Platte, da auch bei Einsatz

einer großen Platte von 600 mm Durchmesser max. 1,5 m tief geprüft werden kann.

Die Auswertung beginnt mit der Ermittlung der Setzungen und der Bodenpressung für jede Laststufe. Die

Manometerablesung Pm wird in die Bodendruckspannung 0 umgerechnet:

Darin bedeuten:

dSt = Durchmesser des Druckstempels [mm]

D = Durchmesser der Druckplatte [mm]

Pm = Manometerablesung [N/mm2]

Die Auswertung wird im interessierenden Spannungsbereich vorgenommen. Im Straßenbau wird in der

Regel der Spannungsbereich 0,3 - 0,7 gewählt (d.h. es wird nur ungefähr die Mitte der Drucksetzungslinie

ausgewertet). Man greift auf der Erstbelastungskurve die Punkte für 0,3 0max und für 0,7 0max Belastung

heraus und liest die zu diesen Bodendruckspannungen01 und 02 gehörenden Setzungen s1 und s2 ab.

Anschließend bildet man:

;

Dann setzt man die gewonnen Werte in folgende Gleichung für den Verformungsmodul ein:

[N /mm2]

In gleicher Weise verfährt man bei der Ermittlung von EV2 bzw. EV3 aus der Zweit- bzw. Drittbelastungsli-

nie.

EV1 und besser noch das Verhältnis EV2 / EV1 ermöglicht es, die plastischen Eigenschaften des Bodens

zu beurteilen.

Die Qualität einer Verdichtung zeigt sich besonders ausgeprägt im Verhältnis EV2 / EV1. In der ZTVE-StB

94 i.d.F. von 97 werden Verhältniswerte vorgeschrieben, die nicht überschritten werden dürfen; z.B. bei

grobkörnigem Boden (Sand) und gefordertem Verdichtungsgrad Dpr ≥ 98% muss das Verhältnis EV2 / EV1

≤ 2,5 sein. Zusätzlich muss EV2 ≥ 70 MN/m² sein. Werden diese Verhältniswerte nicht erreicht, so reicht

die Verdichtung nicht aus.

Der Bettungsmodul

Der Bettungsmodul ks ist eine Kenngröße für die Setzung der Bodenoberfläche unter einer Flächenlast.

Er wird aus der Drucksetzungslinie der Erdbelastung des Bodens bestimmt. Sein Wert wird nach folgen-

der Beziehung berechnet:

m22

St0 PD/d

0102 12 sss

sD75,0E 0

1V

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Boden

sk 0

s

[N/mm2]

Darin bedeuten:

ks der Bettungsmodul [N/mm²]

0 die maximale Normalspannung [N/mm²]

s die zugehörige mittlere Setzung der Lastplatte [mm]

Bei der Bestimmung des Bettungsmoduls mit einer 763 mm großen Lastplatte (Straßen und Flugplätze)

wird der Erstbelastungskurve die Druckspannung max 0 bei einer Setzung von 1,25 mm entnommen.

2.9.2 Der dynamische Plattendruckversuch

Beim dynamischen Lastplattendruckversuch wird aus definierter Höhe ein Fallgewicht ausgeklinkt. Es

werden die vom Fallgewicht auf die Platte ausgeübte Kraft sowie die Schwinggeschwindigkeit gemessen.

Aus der Schwinggeschwindigkeit wird durch Integration die Platteneinsenkung s berechnet. Der dynami-

sche Verformungsmodul ergibt sich hieraus zu:

.

Die Einordnung der Ergebnisse ist

derzeit noch schwierig. Zur „Eichung“

der Ergebnisse ist die Durchführung

eines statischen Lastplattendruckver-

suches zu empfehlen. Der große

Vorteil dieses Verfahrens liegt in der

Schnelligkeit der Versuchsdurchfüh-

rung und dem nicht erforderlichen

Widerlager.

smax

maxD75,0E d,v

Abb. 2.11: Beispiel für die Span-

nungs-Setzungskurve eines Lastplat-

tendruckversuches

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3.1 Benennung der Gesteine

Die Benennung von Fels beruht auf der Bestimmung von:

a) der genetischen Einheit:

o sedimentär: klastisch, chemisch, organisch;

o metamorph;

o magmatisch: plutonisch, vulkanisch; b) der geologischen Struktur:

o geschichtet;

o geschiefert;

o massig (ohne scharfe genetische Trennflächen);

c) der Korngröße:

Bezeichnungen (für verschiedene Korngrößen) in Beziehung zu den Felsarten sind in Tabelle A.1 an-gegeben;

d) der mineralogischen Zusammensetzung:

o Quarz, Feldspäte und ähnliche Silikate;

o dunkelfarbige Minerale (z. B. Biotit, Hornblende, Pyroxene);

o Tonminerale;

o Karbonate (z. B. Kalzit und Dolomit);

o amorphe Silikate (z. B. Glas);

o Kohlenstoffe (z. B. Kohle und Graphit);

o Salze (z. B. Steinsalz, Gips);

o quell- bzw. schwellfähige Minerale (z. B. Anhydrit und einige Tonminerale);

o Sulfide (z. B. Pyrit);

e) Poren- und Hohlraumanteil:

o primäre Poren (z. B. Gasblasen in vulkanischen Gesteinen);

o sekundäre Poren oder Hohlräume (z. B. durch Lösung entstandenen Poren oder Hohlräume).

Die Bezeichnungen der häufig vorkommenden Gesteinsarten sind in Tab. 3-2 angegeben, die eine

Hilfe zur Benennung von Fels für bautechnische Zwecke darstellt.

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Tab. 3-1: Hilfe für die Benennung und Beschreibung von Fels für bautechnische Zwecke [21]

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3.2 Gesteinskörper

Ein Gesteinskörper ist ein durch eine oder mehrere Scharen annährend ebener, zueinander paralleler

Trennflächen (Klüfte) zerteilter homogener Festkörper (Verband von Kluftkörpern).

i.a.: anisotrop (richtungsabhängig) hinsichtlich:

- Verformbarkeit

- Festigkeit

- Wasserdurchlässigkeit

Tab. 3-2: Bezeichnungen zur Beschreibung von Gesteinskörpern [21]

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3.3 Klüftung

Neben den Texturen einzelner Handstücke (siehe Tab. 3-2) ist auch die Richtungsorientierung der flä-

chenhaften Texturen (Klüfte) für die Bewertung des Gesteins ausschlaggebend. Durchtrennungen und

deren Verläufe besitzen größte Bedeutung in der ingenieurgeologischen Beurteilung des Baugrundes.

Diese flächenhaften Gefügeelemente werden mit „Streichen“ und „Fallen“ (Einfallen) in Bezug auf die

Koordinaten des Erdkörpers bezogen Abb. 3.1.

Streichrichtung:

Richtung einer Horizontalen auf einer geneigten Fläche, bezogen auf magnetisch Nord

Fallen (Einfallen) setzt sich aus der Einfallsrichtung und dem Einfallwinkel zusammen:

(Ein-)Fallrichtung:

Richtung der stärksten Neigung einer geneigten Fläche (Senkrecht zum Streichen)

(Ein-)Fallwinkel:

Winkel zwischen der Einfalllinie und der Horizontalen

Abb. 3.1: Felskörper mit drei Kluftscharen (Schichtfugen, Schieferungsfugen, Klüftung) und eingezeichne-

tem "Streichen" und "Fallen" dieser Trennflächen [22]

Das Streichen und das Fallen werden mit dem Gefügekompass (Geologenkompass) ermittelt.

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3.3.1 Messung von Flächen mit dem Gefügekompass (Geologenkompass)

Abb. 3.2: Geologenkompass/ Gefügekompass [37]

1. Die Anlegeklappe (Deckel) des Kompasses wird an die zu messende Fläche gelegt.

2. Durch Betätigen der Feststelltaste kann sich die Kompassnadel frei bewegen.

3. Anschließend wird der Gefügekompass solange gedreht und geneigt, bis er sich in der Waag-

rechten befindet. Dies wird mit der Wasserwaage überprüft, dessen Luftblase sich innerhalb des

Kreises befinden muss (Dosenlibelle). Der Deckel muss weiterhin auf der Fläche aufliegen und

die Feststelltaste gedrückt bleiben.

4. Sobald die Kompassnadel ausgependelt ist, wird die Feststelltaste losgelassen.

5. Mit Hilfe des Winkelmessers am Drehgelenk der Anlegeklappe wird der Fallwinkel abgelesen.

6. Das Ablesen der Fallrichtung erfolgt entsprechend der angezeigten Farbe am Winkelmesser an-

hand des schwarzen oder roten Nadelendes.

7. Die abgelesenen Werte werden folgendermaßen notiert: Fallrichtung/Fallen. 180/80 würde dem-

nach einer Fläche entsprechen, welche mit 80° genau nach Süden einfällt

3.3.2 Raumstellung von Trennflächen

Mit dem unter 3.3.1 beschriebenen Gefügekompass wird das Fallen einer Trennfläche gemessen und

sollte in Grad als Zahl mit zwei Stellen angegeben werden, z. B. 50 (00 bis 90). Der Azimut des Fallens

(die Fallrichtung) wird in Grad im Uhrzeiger-Sinn vom magnetischen Norden aus gemessen und als Zahl

mit drei Stellen angegeben, z. B. 240 (000 bis 360). Das Fallen und die Fallrichtung sollten so aufge-

zeichnet werden, dass die dreistellige Zahl von der zweistelligen Zahl durch einen Schrägstrich getrennt

wird, z. B. 240/50. Das Zahlenpaar stellt den Fallvektor dar. Die Beziehung zwischen Fallen, Streichrich-

tung und Fallrichtung ist in Abb. 3.3 angegeben.

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Abb. 3.3: Streichen, Fallen und Fallrichtung einer Trennfläche [21]

Im Anschluss werden die abgelesenen Werte vieler Messungen in einer Art Punktwolke grafisch darge-

stellt und es kann eine Beurteilung des anstehenden Gebirges erfolgen.

Schema der Lagenkugeldar-

stellung:

Die Fläche wird mit ihrem Pol

auf die untere Halbkugel abge-

bildet und diese flächentreu auf

die Ebene projeziert.

Abb. 3.4: Darstellung der Trennflächen mittels Lagenkugel [20]

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3.3.3 Durchtrennungsgrad

Von Klüften durchsetztes Gestein besitzt in der Regel sogenannte Kluftbrücken.

Diese Kluftbrücken sind Verbindungen zwischen den einzelnen Gesteinsschichten und tragen maßgeb-

lich zur Standsicherheit des Gebirges bei.

Der Durchtrennungsgrad ist das Maß für den Festgesteinsverband. So geht der Durchtrennungsgrad bei

vollständiger Durchtrennung durch Klüfte gegen 1. Ist hingegen keine Kluft vorhanden (vollständiger Ver-

bund des Gesteins) liegt der Durchtrennungsgrad bei 0.

Je größer der Durchtrennungsgrad, desto geringer wird der Widerstand gegen Gleiten parallel zu dieser

Kluftschar. Wenn dennoch die Gleitsicherheit der Gesteinsschichten gewährleistet werden soll, muss die

Reibung zwischen den Schichten herangezogen werden.

Dabei ist der Reibungswiderstand von verschiedenen Faktoren wie der Ebenheit, Rauigkeit oder von

Füllungen zwischen den Kluftwänden abhängig. Zudem wird der Reibungswiderstand durch eventuell

durchströmendes Wasser verändert.

Füllungen bzw. Wandbelege von Klüften bezeichnet man als Bestege. Sind sie vorhanden spricht man

von „erfüllten“ Kluftkörpern, fehlen sie, so spricht man von „freien“ Kluftkörpern.

3.3.4 Reibung in Kluftflächen

Je weniger Bestege vorhanden sind, umso mehr müssen die Kluftwände zur Beurteilung der Reibungs-

festigkeit zwischen den einzelnen Kluftkörpern herangezogen werden.

Ein gebräuchliches Verfahren zur einfachen Bestimmung des Kluftreibungswinkels im Gelände ist der

Versuch nach ZAJIC.

Zwei aus dem Verband gelöste und zusammengehörende Kluftkörper mit ebenen Flächen werden aufei-

nandergelegt und so lange gekippt, bis der obere auf dem unteren abgleitet.

Bei einer genügenden Anzahl an Parallelversuchen können Werte erzielt werden, die dem natürlichen

Reibungswinkel entsprechen und für einfache Standsicherheitsuntersuchungen ausreichend sind. Werte

zwischen 25° und 45° sind die Regel.

Abb. 3.5: Bestimmung des Kluftreibungswinkels durch Kippversuche (n. ZAJIC) [22]

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