Die physikalische Untersuchung von Boden

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1 Die physikalische Untersuchung von Boden Karl Heinrich Hartge und Rainer Horn 3., durchgesehene Auflage 51 Abbildungen, 12Tabellen "= Ferdinand Enke Verlag Stuttgart 1992

2 Inhalt Einleitung 1 1 Der Zusammenhang zwischen Fragesteilung, Probenahme und Ergebnis Das Prinzip des Beurteilens Vergleichen, Skalieren, Klassifizieren MeBwerte und Schatzwerte Richtigkeit, Reproduzierbarkeit, Genauigkeit Auswahlprinzipien fur Probeentnahmen Probenanzahl, Flachencharakterisierung Probenanzahl, Profilcharakterisierung ProbengroSe Fehlermoglichkeiten Methodenwahl Statistische Aspekte derfehler SicherheitsmaBnahmen gegen Fehler Darstellung der Ergebnisse Grundwerte Weitere Auswertung Protokoll bzw. Laborkladde Literatur 9 2 Die Entnahme von Bodenproben Problemstellung Gestorte Proben aus dem Oberboden Gerate Entnahme und Verpackung der Proben Auswertung der Ergebnisse Ungestorte Proben aus dem Oberboden Gerate Entnahme und Verpackung der Probe Verarbeitung der Proben Auswertung der Ergebnisse Wahl der ZylindergroBe Gestorte Proben aus verschiedenen Profiltiefen bis etwa 1 m Gerate Entnahme und Verpackung kleiner Proben Entnahme und Verpackung groberer Bodenmengen Verarbeitung der Proben Ungestorte Proben aus verschiedenen Profiltiefen bis etwa 1 m ' Gerate 17

3 VIII Inhalt Entnahme der Proben aus Profilgruben und Verpackung Entnahme aus nicht betretbarer Profilgrube } Verarbeitung der Proben j/ Auswertung der Ergebnisse ~" 2.6 Literatur zu 3 BestinunungdesWassergehaltes Problemstellung BestimmungdurchTrocknungbeil05 CimTrockenschrank Prinzip der gravimetrischen Bestimmung Gerate Durchfuhrung der Bestimmung Berechnung der Ergebnisse Ergebnisse und Fehler Bemerkungen Handhabung eines Exsikkators Weitere Methoden zur Wassergehaltsbestimrnung Trocknungsverfahren mit gravimetrischer Bestimmung Verfahren ohne Trocknung Rechenbeispiel Literatur 28 4 Bestimmung der Korngrofienverteilung Problemstellung Vorbehandlung (Dispergierung) Zweck und AusmaB Gerate Durchfiihrung von Vorbehandlung und Einwaage Bestimmung der Anteile der Kornfraktion durch Siebung Prinzip der Methode Gerate Durchfuhrung der Bestimmung Auswertung der Ergebnisse Bestimmung der Anteile der Kornfraktion mit Hilfe der korngrobenbedingten Sinkgeschwindigkeit Prinzip der Methode Gerate fur die Sedimentationsmethode Durchfuhrung der Bestimmung (Sedimentationsmethode) Auswertung der Ergebnisse Bemerkungen Ergebnisse und Fehler DarstellungderVerteilungen Fehler der Bestimmungen, Anwendungsbereiche Haufig vorkommende KorngroBenverteilungen Zeichnen einer Summenkurve Rechenbeispiele Weilere Methoden '.'.''' Literatur 46

4 Inhalt IX 5 Die Bestimmung der Dichte des Bodens Problemstellung Bestimmung der Dichte des Bodens an Proben mit bekanntem Volumen (Stechzylindermethode) Prinzip der Methode Gerate Durchfuhrung der Bestimmung Berechnung der Ergebnisse Rechenbeispiel Bemerkungen Bestimmung der Dichte des Bodens ohne Stechzylinder (Volumenersatzmethoden) Prinzip der Methoden Gerate Durchfuhrung der Bestimmung Rechenbeispiel Bemerkungen Literatur 55 6 Bestimmung der Dichte der festen Bodensubstanz Problemstellung Prinzip der Methode Gerate Durchfuhrung der Bestimmung (Tauchwagung) Aufbereitung der Proben, Bestimmung des Trockengewichtes Vorbereitung der Tauchwagung Die Tauchwagung Erganzende Bestimmungen Bemerkungen Berechnung der Ergebnisse Ergebnisse und Fehler Haufigste Werte der Dichte Fehler der Bestimmung Rechenbeispiel Weitere Methoden Arbeitsweise mit Volumenablesungen (Pyknometrie) Bestimmungen mit Hilfe verschieden schwerer Losungen Literatur 62 7 Bestimmung des Porenraumes (Porenvolumen, Porositat, Porenziffer) Problemstellung Bestimmung durch Berechnung aus Dichtewerten Bestimmung durch direkte Messung Ergebnisse und Fehler Haufige Werte des Porenvolumen (PVbzw. n) Haufige Werte der Porenziffer (PZ bzw. e) Fehler der Bestimmungen &6

5 X Inhalt 7.5 Rechenbeispiele Literatur 67 8 Bestimmung des Drucksetzungsverhaltens Problemstellung Drucksetzungsmessung Prinzip der Methode Gerate Durchfuhrung der Bestimmung Ergebnisse und Fehler Ermittlung der Porenziffer Zeichnen der Drucksetzungskurve und Bestimmung vonvorbelastungundverdichtungsverhaltnis Haufige Werte Fehler der Bestimmung Bemerkungen Rechenbeispiele Weitere Methoden '. ' Literatur 77 9 Bestimmung der Scherparameter Problemstellung 7g 9.2 Der direkte Scherversuch Prinzip der Methode Gerate Einrichtung des Kreisschergerates.'.' Durchfuhrung des Scherversuches. 81 y-3 Auswertung der Messungen Ergebnisse und Fehler Haufigste Werte der Scherparameter; '.'.'. 82 VA.I Fehler Rechenbeispiele Andere Methoden.. as 9.7 Literatur '.'.'.'.'.'.'..' Unterdruckmethode Prinzip der Methode Gerate IS 2 4 ^I?^11 "? de i Best i n g 02I uswe «8 der Ergebnisse Bemerkungen ErganzendeArbeilen 103 Uberdruckmethode Prinzip der Methode Gerate Durchfuhrung der Bestimmung

6 Inhalt XI Auswertung der Ergebnisse Bemerkungen Vergleich der Druck- mit der Saugmethode Prinzipielle Unterschiede Arbeitstechnische Unterschiede Ergebnisse und Fehler Darstellung der Ergebnisse Fehler der Ergebnisse Haufig vorkommende Ergebnisse Bemerkungen Be- und Entwasserungskurven Zeitbedarf fur die Einstellung des Gleichgewichtes zwischen Wassergehalt und Wasserspannung Rechenbeispiele Weitere Methoden Zentrifugalmethode Dampfdruckgleichgewichte ^ Nomographische Bestimmung mittels Kornungssummenkurven 10.9 Literatur 11 Aggregatstabilitat (Wasserstabilitat) ]j 6 H.l Problemstellung j 0^ H-2 Prinzip der Methode (NaBsiebung) Gerate j Z 11-4 Durchfuhrung der Bestimmung : Vorbereitung der Proben (Lufttrocknung, Oberflachenproben) H-4.2 Die NaBsiebung 109 H-4.3 Verfahren unter Umgehung der Trocknung (Proben aus Unterboden und Untergrund) v U-5 Auswertung der Ergebnisse 1in U-5.1 Das StabilitatsmaB J^ Die graphische Auswertung... H.5.3 Die rechnerische Auswertung... H-5.4 Ergebnisse und Fehler {^ 11-6 Bemerkungen -6.1 Charakterisierung der Aggregierung eines Bodens 112 U-6.2 Verklebungen JJ3 J!-7 Rechenbeispiel 113 JiS Andere Methoden Literatur 2 Bestimmung der Wasserleitfahigkeit 114 J2.1 Problemstellung 114 J21.1 FlieBwiderstand und Wasserleitfahigkeit... m Gesattigte und ungesattigte Wasserleitfahigkeit ^ J2-1.3 Anwendungsbereiche u Prinzip der Methode

7 XII Inhalt Die Darcy-Gleichung Dimensionen und Einheiten des Koeffizienten k Ungestorte Lagerung Gesattigte Wasserleitfahigkeit MeBprinzip Gerate Durchfuhrung der Bestimmung Berechnung der Ergebnisse Ungesattigte Wasserleitfahigkeit MeBanordnungen MessungmitdirekterAblesung Berechnung aus zeitlicher Veranderung der Wasserspannung Berechnung der Ergebnisse Ergebnisse und Fehler Gesattigte Wasserleitfahigkeit Ungesattigte Wasserleitfahigkeit Rechenbeispiele Gesattigte Wasserleitfahigkeit Ungesattigte Wasserleitfahigkeit Weitere Methoden Gesattigte Wasserleitfahigkeit Ungesattigte Wasserleitfahigkeit Literatur Messung des Matrixpotentials (der Wasserspannung) im Boden Problemstellung Tensiometer 13g Prinzip der Methode Gerate ^ Durchfuhrung der Bestimmung.. '. 140 U-A Ergebnisse und Fehler Bemerkungen Freilandtensiometer Die Gipsblockelektrode! Prinzip der Methode Gerate Durchfuhrung g der Bestimmung ' Auswertung der Ergebnisse 150 3^ Fchler der Bestimmung I Bemk Bemerkungen. JJ H 4 1 AlWm!. m n B? Cn «V0rk0mmende Wasserspannungen '.'.'.'.'.'.'.'.'.' AllgcmeincGroBenordnungen.,0 g >3.4.2 DerJahresgang.... Jg # 13 5 Rechenbeispiele i Tensiometer " 154

8 lnhalt XIII Gipsblockelektrode Weitere Methoden Literatur Bestimmung des Eindringwiderstandes des Bodens mit der Schlagsonde Problemstellung Prinzip der Methode Gerate Durchfuhrung der Bestimmung Die Schlagtechnik Die MeBpunkte Auswertung der Ergebnisse Eindringtiefe in Abhangigkeit von der Tiefe im Boden Linien gleichen Eindringwiderstandes Ergebnisse und Fehler Natur der Unterschiede Haufige Ergebnisse Streuungen Bemerkungen Weitere Methoden Einfachste Schlagsonden und Aushilfsmethoden Sonden mit anderen MeBprinzipien Literatur Auswertung raumlich zuordnungsfahiger MeBwerte 164!5-l Problemstellung Prinzip der Methode Durchfuhrung der Auswertung Datenfeld aus statischen MeBwerten Datenfeld aus statischen MeBwerten, dazu einzelne Daten iiber Bewegungs-(FluB)vorgange 167 J5-3.3 Datenfeld aus drei MeBwerten Bemerkungen zu Homogenitats-und Kontinuitatsbedingungen Literatur Anhang 172 Hinweise auf arbeitstechnische Hilfsmittel J72 1 Umrechnung haufiger Druckeinheiten '- 111 Allgemeines Schema zur Umrechnung von MeBwerten verschiedener Einheiten 171 Sachregister 175