Hauptuntersuchungen - Ingenieurgeologie - page 282

Scherversuche werden an ungestörten und gestörten Bodenproben durchgef ü hrt. Ge-
störte Bodenproben werden vor Versuchsbeginn aubereitet, um ihren Wassergehalt
auf die Flie ß grenze einzustellen. Danach werden sie belastet, um sie zu entwässern
oder zu konsolidieren . Beim normal konsolidierten Versuch wird die Bodenprobe
vor Versuchsdurchf ü hrung mit einer Normalspannung konsolidiert und unter dieser
Normalspannung abgeschert. Die sich aus mehreren Versuchen ergebende Bruchgera-
de geht im ˄-˃- Diagramm durch den Koordinatenursprung. Ihre Neigung entspricht
einem Gesamtreibungswinkel, der sich nach Krey-Tiedemann aus einem Reibungs-
anteil und einem Kohäsionsanteil zusammensetzt. Beim ü berkonsolidierten Versuch
wird die Bodenprobe vor Versuchsdurchf ü hrung mit einer grö ß eren Normalspannung
konsolidiert. Die sich aus mehreren, mit der gleichen Vorbelastung durchgef ü hrten
Versuchen ergebende Bruchgerade schneidet die ˄ -Achse . Aus dem ü berkonsolidier-
ten Versuch lässt sich der wirksame Reibungswinkel ˆ' und die wirksame Kohäsion c'
ermitteln, die jedoch abhängig von der Vorbelastung und somit versuchsbedingt sind.
Eine Variante des Rahmenschergeräts ist das Ringschergerät , bei dem die Probe mit
einer Rotationsbewegung abgeschert wird. Der Versuchsaubau erlaubt gro ß e Scher-
wege und eignet sich daher besonders zur Messung der Restscherfestigkeit, die zum
Beispiel fossile Gleitfugen aufweisen. Wie im Kapitel 6 (Bodenmechanische Anspra-
che) gezeigt, können ganze Böschungen entlang fossiler Gleitfugen abrutschen.
Der Triaxialversuch liefert genauere Ergebnisse als der direkte Scherversuch. Bei
diesem Laborversuch wird die Probe in eine Druckzelle eingebaut und durch einen
Stempel axial gestaucht. Während der Versuchsdurchf ü hrung wird die ü ber den Stem-
pel ausge ü bte Belastung erhöht, während der hydrostatische Druck in der Zelle kon-
stant bleibt. Die Bodenprobe wird durch einen Gummistrumpf vor der Fl ü ssigkeit in
der Druckzelle gesch ü tzt. Mit steigender Beanspruchung kommt es zum Bruch der
Probe, wobei sich die Bruchfuge frei ausbilden kann. Die in der Bruchfuge wirkenden
Normal- und Scherspannungen ( ˃ und ˄ ) lassen sich durch Freischneiden (Kapitel
3) des Probekörpers und Bilanzierung der Spannungen ermitteln (Abb. 7.41). Aus-
gehend von einer vereinfachten, zweidimensionalen Analyse gilt f ü r die Summe aller
Kräte senkrecht zur Scherläche
wobei A [m 2 ] die Grö ß e und ˑ [ ° ] die Neigung der Scherläche sind. ˃ 1 ist die durch
den Stempel aufgebrachte Hauptspannung und ˃ 3 die in der Druckzelle wirkende
Hauptspannung. F ü r die Summe der Kräte parallel der Bruchfuge gilt
Nach Umformung folgt
und
Aus den Hauptspannungen und der Neigung der Bruchfuge lassen sich somit die Nor-