Das Verhalten von Böden unter dynamischen Einwirkungen, verursacht z.B. durch Erdbeben, Vibrationen aus Maschinenfundamenten oder Verkehr, lässt sich über die dynamischen Bodenkenngrößen - den maximalen Schubmodul bei kleinen Dehnungen und die Abnahme des Schubmoduls sowie den Anstieg der Dämpfung mit zunehmender Dehnung - ausdrücken. Im Bereich oberhalb des Grundwasserspiegels liegt der Boden in der Regel im teilgesättigten Zustand vor, d.h. der Porenraum ist nur zum Teil mit Wasser gefüllt. In diesem Fall beeinflussen Effekte der Kapillarität die dynamischen Bodeneigenschaften. Dieser Einfluss der Teilsättigung wurde bisher jedoch nicht ausreichend untersucht. In der Regel werden in Analysen die dynamischen Bodenkenngrößen für trockene oder wassergesättigte Böden angesetzt. Das Forschungsprojekt setzt sich daher zum Ziel, den Einfluss der Teilsättigung auf die dynamischen Eigenschaften eines Sandes mit Feinkornanteil systematisch experimentell zu untersuchen. Die Untersuchungen erfolgen im Resonanzsäulengerät (RC-Gerät) an Proben, die aus 70 Gew.-% Hostun-Sand und 30 Gew.-% Kaolin bestehen. Die Proben werden außerhalb des RC-Gerätes mittels Proctorverdichtung beim optimalen Wassergehalt hergestellt. Anschließend werden sie entweder vom optimalen Wassergehalt ausgehend oder nach einer Aufsättigung auf einen Sättigungsgrad von annähernd 100 % in Richtung der Zielwassergehalte und der dazu korrespondierenden Saugspannungen getrocknet. Andere Proben werden zunächst getrocknet und anschließend wieder-befeuchtet, um den Einfluss eines Trocknungs-Wiederbefeuchungs-Zyklus zu untersuchen. Nach dem Einbau der Proben in das RC-Gerät wird die gewünschte Saugspannung mit Hilfe der Achsentranslationstechnik (Axis Translation Technique, ATT) aufgebracht. Sobald sich ein Gleichgewichtszustand eingestellt hat, erfolgt die Messung des Schubmoduls und der Dämpfung in Abhängigkeit der Dehnung. Anhand der Ergebnisse werden empirische Gleichungen zur Beschreibung der dynamischen Bodeneigenschaften um den Einfluss der Teilsättigung erweitert. Abschließend wird der Einfluss der Teilsättigung auf die Bodenbewegungen bei seismischer Einwirkung in numerischen Analysen einer Bodensäule untersucht.
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Letzte Änderung: 09. Sep. 2022