Ermittlung des Spannungszustandes von Böden aus Werten des Eindringwiderstandes von Sonden

Mit handbetriebenen Drucksonden gemessene Eindringwiderstande (EW) sind die einzigen Festigkeitsparameter, die mit geringem apparativem Aufwand vor Ort sofort verfugbar sind. Diesem Vorteil steht die unzulangliche Auswertung als Nachteil gegenuber. Daher wird eine Moglichkeit beschrieben, die Messwerte im Rahmen der Spannungsverteilung im Boden zu interpretieren und dadurch Aussagen uber den momentanen Vorverdichtungszustand dieses Bodens zu machen. Hierfur wird dem EW die horizontale Spannungskomponente (σx) zugeordnet und die dazugehorige vertikale (σz) mittels einer Hilfskonstruktion bestimmt. Hierfur wird fur die unterste mit der Sonde erreichte Tiefe der hydrostatische Spannungszustand (σhydr) angenommen. In dem Koordinatensystem mit EW als Abszisse und der Tiefe im Boden als Ordinate wird die hydrostatische Spannungssituation an der Bodenoberflache als Nullpunkt gesetzt. Fur den Verlauf der hydrostatischen Spannungssituation zwischen diesen Endpunkten wird eine Gerade als Naherung genommen. Die Relation zwischen dem Messwert (EW) und dem wie beschrieben bestimmten Wert fur die hydrostatische Komponente lasst sich als eine dem Ruhedruckkoeffizienten analoge Zahl (KOE) darstellen. An Beispielen wird gezeigt, dass KOE ≅ 1 fur normalverdichtete Situationen, wie Waldboden und durch Tiefumbruch meliorierte Flachen, betragt und sich von uberverdichteten Standorten wie Ackern unterscheiden lasst (KOE > 2). Das Ausmas der so erhaltenen Uberverdichtung erlaubt eine Naherungsberechnung der Zusatzbelastung, die der Boden im Moment der EW-Messung ohne plastische Verformung tragen kann. Evaluation of the soil consolidation state by using data from penetration resistance probes Penetration resistance data (EW) from handdriven equipment are easily obtainable because the equipment is simple, cheap, and easily carriable. Measurements are performed quickly without extensive destruction of the site. It is the only method to measure soil strength directly and in situ. Therefore, it is worthwhile to propose an interpretation of the results in order to obtain more conclusive statements on the structural soil state. The procedure applied in our study consists in assigning EW values to the principal stress σx and in using an auxiliary construction for the vertical component (σz ) as a function of penetration depth. The EW value obtained at the final soil depth is assumed to represent stresses at rest, i.e., K0 = σx/σz = 1. Drawing a straight line from this point towards the origin of the coordinates EW and soil depth supplies values of the hydrostatic condition for each depth; e.g., values for σz are available for each depth. The coefficient for the equivalent stress at rest (K0E) per depth can now be calculated simply by comparing the measured EW values with the assumed (hydrostatic) vertical depth function of EW. From a total volume of 29 sets of EW versus depth relations, means and standard deviation of K0E are presented for arable and forest soils from central Europe. K0E of forest soils tends to be close to 1 showing approximately normal compaction. In arable sites, K0E > 2 prevail, indicating precompation. These results confirm the general feasibility of the approach to evaluate the compaction state of soil from EW data. Examples are given to show the K0E characteristics for special cases of mechanical stress situations.