BAW-Kolloquium am Donnerstag, 11. Mai 2000 Aktuelles aus der Geotechnik Küste: Vortrag um 16:15 Uhr

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1 BAW-Kolloquium am Donnerstag, 11. Mai 2000 Aktuelles aus der Geotechnik Küste: Vortrag um 16:15 Uhr Bodenkennwerte aus der Auswertung von Labor- Datenbanken Manfred Kiekbusch, BAW -DH, Referat K1 - Auswertungen einer geotechnischen Datenbank für bindige Böden - - Korrelation der Scherparameter von überkonsolidierten Tonen und Schluffen zu den Klassifizierungsversuchen Fließgrenze, Plastizität und Kornverteilung (Tonanteil) - - Anwendung und Unterstützung für die Praxis - - Diskussion - Referat K1, Manfred Kiekbusch: Folie 1

2 Arbeitsbereich des Referats K1 Referat K1, Manfred Kiekbusch: Folie 2

3 Postleitzahl-Bereiche (PlzB) Kiel Stralsund Rostock Wilhelmshaven Hamburg Bremen Magdeburg Berlin Münster Referat K1, Manfred Kiekbusch: Folie 3

4 Bodenmechanisches Labor Klassifizierungslabor Triaxialschergeräte Scherparameter Steifemodul Porenzahl Dichte/Wichte Zeitsetzung Durchlässigkeit Datenbank ab 1972 Kornverteilung Wassergehalt Konsistenz Plastizität Wasseraufnahme Glühverlust Kalkgehalt Korndichte Referat K1, Manfred Kiekbusch: Folie 4

5 Summe der Versuchsarten Labor-Flügelsonde Wasseraufnahme Korndichte Kalkgehalt Glühverlust Einaxialer Druckversuch Konsistenz /Plastizität Kompressionsversuch Triaxialer-Scherversuch Kornverteilung Postleitzahlbereiche (PlzB) Referat K1, Manfred Kiekbusch: Folie 5

6 ca. 50% der Versuchskosten entfallen auf die Bestimmung der Scherparameter (Triaxial-Versuche) Referat K1, Manfred Kiekbusch: Folie 6

7 Ausschnitt: Geotechnische Datenbank im EXCEL-Format PLZ Ort Auftrag-Nr. Bohrung Tiefe Boden Labor-Nr. T U S wl wp Ip wa Vca Rohs w i. M. IC cupen Phi' c' Barleben SepT ,60 0,17 0,43 0,70 0,10 2,700 0,229 0, , Barleben ,3 SepT ,56 0,16 0,40 0,59 0,01 2,682 0,212 0, , Barleben ,3 SepT ,75 0,20 0,55 0,84 0,03 2,731 0,260 0, , Barleben ,3 SepT ,61 0,17 0,44 0,67 0,04 2,697 0,214 0, , Barleben SepT ,70 0,21 0,49 0,71 0,09 2,733 0,258 0, , Barleben SepT ,70 0,20 0,50 0,66 0,06 2,705 0,247 0, , Barleben ,3 SepT ,62 0,20 0,42 0,67 0,12 2,683 0,217 0, , Barleben SepT ,63 0,20 0,43 0,73 0,05 2,673 0,210 0, , Rothensee /95 14,5 SepT ,63 0,18 0,45 0,77 0,07 2,653 0,251 0, , Rothensee /95 13,3 SepT ,73 0,23 0,50 0,87 0,08 2,641 0,288 0, , Rothensee /95 15,8 SepT ,62 0,18 0,44 0,80 0,05 2,637 0,227 0, , Rothensee /95 16,6 SepT ,63 0,18 0,45 0,72 0,02 2,672 0,220 0, , Rothensee /95 17,1 SepT ,72 0,22 0,50 0,82 0,13 2,640 0,252 0, , Zerben U ,43 0,17 0,26 0,66 0,15 2,704 0,272 0, , Zerben ,3 U ,45 0,08 2,687 0, , Rothensee ,3 SepT ,77 0,19 0,58 0,93 0,05 2,705 0,269 0, , Rothensee ,3 SepT ,56 0,17 0,39 0,83 0,08 2,723 0,211 0, , Rothensee ,3 SepT ,65 0,20 0,45 0,78 0,07 2,721 0,232 0, , Rothensee ,3 SepT ,70 0,24 0,46 0,67 0,03 2,724 0,245 0, , Rothensee ,3 SepT s ,37 0,20 0,17 0,46 2,683 0,222 0, , Rothensee ,3 SepT s ,59 0,17 0,42 0,59 2,720 0,218 0, , Rothensee ,3 U t fs ,48 0,14 0,34 0,61 0,01 2,728 0,207 0, , Glindenberg BKF 3 2,25 U ,64 0,25 0,39 0,75 2,736 0,310 0, , Lünen ,65 U ,25 0,17 0,08 0,22 2,689 0,212 0, , Lünen ,42 U ,34 0,16 0,18 2,688 0,240 0, , Lünen ,02 U ,24 0,19 0,05 0,25 2,692 0,209 0, , Lünen ,62 U ,26 0,20 0,06 0,12 2,650 0,247 0, , Lünen ,72 U ,24 0,21 0,03 0,25 2,650 0,211 0, , Lünen ,23 U ,40 0,17 0,23 2,650 0,248 0, , Lünen ,43 U ,39 0,17 0,22 2,650 0,238 0, , Lünen ,37 T.m ,41 0,18 0,23 0,39 2,676 0,178 1, , Lünen ,22 U ,27 0,18 0,09 0,21 2,661 0,237 0, , Lünen ,92 U ,24 0,19 0,05 0,17 2,667 0,211 0, , Lünen ,21 U ,28 0,18 0,10 0,14 2,656 0,212 0, , Lünen ,71 U ,25 0,18 0,07 0,12 2,659 0,193 0, , Lünen ,8 T.m ,46 0,18 0,28 0,38 2,727 0,196 0, , Lünen ,9 T.m ,47 0,21 0,26 0,34 2,727 0,185 1, , Lünen ,3 U ,25 0,18 0,07 0,22 2,709 0,226 0, , Lünen b 6,8 U ,25 0,17 0,08 0,14 2,699 0,201 0, , Lünen ,5 U ,50 0,27 0,23 2,555 0,520-0, , Lünen a 8,25 T.m ,48 0,19 0,29 0,31 2,654 0,222 0, , Lünen a 8,75 T.m ,48 0,19 0,29 0,31 2,654 0,218 0, , Henrichenburg BKF1 11,8 T.m ,49 0,19 0,30 0,20 2,703 0,276 0, , Henrichenburg BKF1 11,4 T.m ,35 0,20 0,15 0,38 2,655 0,226 0, , Datteln fs+u ,19 0,16 0,03 0,36 0,14 2,674 0,172 0, ,6 17 Referat K1, Manfred Kiekbusch: Folie 7

8 Reproduzierbarkeit der Versuchskennwerte Wechselwirkungen und Beziehungen der Versuchsdaten Versuchsart R T w w L w P I P I C ρ s w A V CA V gl ρ, ρ d e c u-p c u-fl c u - U c u-uu ϕ', c' E s k Tonanteil T< 2µm 1-2 T - C D A B A Wassergehalt 1-2 w - CE BE CE BE BE BE BE Fließgrenze 2-4 w L B - D D C Ausrollgrenze 3-4 w P C D - D C Plastizitätszahl 2-3 I P A B C - C Konsistenzzahl 2-4 I C - Korndichte 1 ρ s - Wasseraufnahme 1-2 w A - Kalkgehalt 2-3 V CA - Glühverlust 2-3 V gl - Dichten 1-2 ρ, ρ d - Porenzahl 1-2 e - Penetrometer 2-3 c u-p - Flügelsonde 1-3 c u-fl - U-Versuch 2-3 c u-u - UU-Versuch 2-3 c u-uu - CU-Versuch 1-2 ϕ', c' A C K B? - Kompression 2-4 E s DE D CE BE D D D D - DE Durchlässigkeit 2-3 k D CE BE - R=Reproduzierbarkeit des Versuchs: 1=sehr gut, 2=gut, 3=befriedigend, 4=ausreichend Güte der Korrelation: A=sehr gut, B=gut, C=befriedigend, D=ausreichend, K=keine; Zusatz: E nur bei gleichartigen Böden Referat K1, Manfred Kiekbusch: Folie 8

9 R²=Bestimmtsheitsmaß (Güte) der Korrelation (R²=1 optimal) Referat K1, Manfred Kiekbusch: Folie 9

10 Referat K1, Manfred Kiekbusch: Folie 10

11 Hauß (BAW-KA): - Beispiele für die Anwendung statistischer Methoden in der Bodenmechanik - Mitteilungsblatt der BAW (1977) Nr. 41, Seite 108 Statistische Mittelwerte, Kiekbusch (BAW-HH), 2000 Referat K1, Manfred Kiekbusch: Folie 11

12 Hauß (BAW-KA): - Beispiele für die Anwendung statistischer Methoden in der Bodenmechanik - Mitteilungsblatt der BAW (1977) Nr. 41, Seite 108 Referat K1, Manfred Kiekbusch: Folie 12

13 Referat K1, Manfred Kiekbusch: Folie 13

14 Kein Trend erkennbar Referat K1, Manfred Kiekbusch: Folie 14

15 Übliche Probenteilung für bodenmechanische Elementversuche Sonderprobe (ungestörte Bodenprobe) 1 Teilprobe für Kompressionsversuch 3 bis 4 Teilproben für Triaxialversuch Restmaterial für Klassifizierungsversuche Bodenschicht Referat K1, Manfred Kiekbusch: Folie 15

16 Bruchverformungen beim Triaxial-Scherversuch CIU-Versuch 1: Teilversuche 1.1 bis 1.3 CIU-Versuch 2: Teilversuche 2.1 bis 2.3 Harnischflächen Geschiebemergel Überwiegend homogener Boden Zonenbruch (Bild oben), Bruch in Scherfugen (unten, schematisch) Lauenburger Ton Inhomogener Boden Scherfugen in Trennflächen. Harnischflächen (Bild oben), sind unten schematisch dargestellt ϑ B ~45+ϕ /2 Referat K1, Manfred Kiekbusch: Folie 16

17 Referat K1, Manfred Kiekbusch: Folie 17

18 Referat K1, Manfred Kiekbusch: Folie 18

19 Normale Versuchsauswertung zeigt negative Kohäsion, daher grundsätzlich lineare Regression durch Zwangspunkt b =c =0 Referat K1, Manfred Kiekbusch: Folie 19

20 Scherspannung Normalspannung Referat K1, Manfred Kiekbusch: Folie 20

21 Methode des - Erweiterten Scherversuchs - am Beispiel: Beckenton (Tonanteil 48%) vom Bau des Elbe-Seitenkanals Franke (1976) - Langzeitrutschungen. Drei Beispiele aus der Praxis und kritischer Überblick über die bisherige Entwicklung der Erkenntnisse - Die Bautechnik 3/1976, Seite 98 Referat K1, Manfred Kiekbusch: Folie 21

22 Referat K1, Manfred Kiekbusch: Folie 22

23 Korrektur durch Vorgabe der Kohäsion c =0 Referat K1, Manfred Kiekbusch: Folie 23

24 Methode - Erweiterter Scherversuch - Referat K1, Manfred Kiekbusch: Folie 24

25 CIU-Teilversuche (n=90) CIU-Teilversuche (n=170) y = 0,5911x + 2,7747 R 2 = 0, y = 0,5657x + 2,6542 R 2 = 0,9771 (σ 1'- σ 3')/2 200 (σ 1'- σ 3')/ Ton 0-10% (σ 1'+ σ 3')/2 Ton 11-20% (σ 1'+ σ 3')/2 CIU-Teilversuche (n=168) CIU-Teilversuche (n=123) CIU-Teilversuche (n=124) y = 0,4657x + 10,212 R 2 = 0, y = 0,4084x + 16,373 R 2 = 0, y = 0,3671x + 10,764 R 2 = 0,8319 Daten nicht bewertet (σ 1'- σ 3')/2 200 (σ 1'- σ 3')/2 200 (σ 1'- σ 3')/ Ton 31-40% (σ 1'+ σ 3')/2 100 Ton 41-50% (σ 1'+ σ 3')/2 100 Ton > 50% (σ 1'+ σ 3')/2 Tonanteil-Bereiche: > 50 [%] Tonanteil (Mittelwert): 7,3 15,5 25,7 35,4 44,9 56,9 [%] tan α' = (σ 1- σ 3)2))/ (σ 1'+ σ 3')2)) 0,5911 0,5657 0,4999 0,4657 0,4084 0,3671 [1] Ordinatenabschnitt: b' 2,7747 2,6542 6, ,212 16,373 10,764 [1] Reibungswinkel: sin ϕ' = tan α' 36,2 34,5 30,0 27,8 24,1 21,5 [ ] Kohäsion: c' = b'/cos ϕ' 3,4 3,2 7,1 11,5 17,9 11,6 [kn/m²] Anzahl der Teilversuche: n [1] Bestimmtheitsmaß: R² 0,989 0,977 0,947 0,964 0,918 0,832 [1] Referat K1, Manfred Kiekbusch: Folie 25

26 Referat K1, Manfred Kiekbusch: Folie 26

27 Nur die Methode - Erweiterter Scherversuch - führt zu einer brauchbaren Korrelation c zum Tonanteil Referat K1, Manfred Kiekbusch: Folie 27

28 Referat K1, Manfred Kiekbusch: Folie 28

29 Ergebnisse der Auswertung einer geotechnischen Datenbank wissenschaftliche Bedeutung durch Bestimmung der Beziehungen zwischen Bodenparametern und dem Erkennen von systematischen Fehlern in Versuchsverfahren wegen der größeren Anzahl von Vergleichswerten mehr Sicherheit bei der Festlegung von Bodenkennwerten für grundbaustatische Berechnungen wirtschaftliche Gründe; bei der Bearbeitung von Gründungsgutachten für die WSV können bereits vorliegende Bodenkennwerte verwendet werden die Anwendung von abgesicherten Beziehungen zwischen bodenmechanischen Parametern und Klassifizierungswerten verringert den Versuchsaufwand Referat K1, Manfred Kiekbusch: Folie 29

30 Skizzenblatt: Referat K1, Manfred Kiekbusch: Folie 30