Korrelationen zwischen Sondierverfahren zur Ermittlung der Festigkeit nichtbindiger Böden und deren bodenmechanischen Kennwerten | Correlations between probing methods for determining the strength of non-cohesive soils and their soil mechanical characteristics

Rammsondierungen sind ein gängiges Verfahren zur qualitativen Bestimmung der Lagerungsdichte bzw. Festigkeit nichtbindiger Böden im Rahmen geotechnischer Untersuchungen. Viele Jahre lang war die Verwendung der leichten Rammsonde mit 5 cm2 Spitzenfläche („Künzelstab“) in der Feldpraxis üblich und es existieren solide Erfahrungswerte zur Interpretation ihrer Schlagzahlen. Mit Einführung der DIN EN ISO 22476-2:2012-03 ist ihre Verwendung jedoch nicht mehr zugelassen, sie wurde abgelöst von der leichten Rammsonde mit 10 cm2 Spitzenfläche. Bisherige Veröffentlichungen geben eine große Spannweite für Umrechnungsfaktoren zwischen den Schlagzahlen dieser Sonden an, so dass die Interpretation von heute normkonform gewonnenen Messwerten anhand der früheren Erfahrungen und im Vergleich mit älteren Ergebnissen schwer fällt. Die vorliegende Arbeit bewertet anhand systematischer vergleichender Feldversuche in unterschiedlich gekörnten Böden über und unter dem Grundwasserspiegel die leichte, mittlere und schwere Rammsonde sowie den Künzelstab hinsichtlich der Reproduzierbarkeit ihrer Messwerte. Sie stellt die Schlagzahlen der Sonden zueinander ins Verhältnis, abhängig von der Korngrößenverteilung und Festigkeit des Bodens, der Wassersättigung und der Arbeitstiefe. Die Verlässlichkeit der Festigkeitseinschätzung wird mit Hilfe von Spitzendruckmesswerten einer Drucksondierung überprüft. Es werden gegenüber den bisherigen Veröffentlichungen verbesserte Umrechnungstabellen aufgestellt und ein Beitrag zur Beantwortung der Frage geleistet, ob die Schlagzahlen von Rammsonden einen direkten Rückschluss auf die Lagerungsdichte nichtbindiger Böden zulassen, oder ob dafür die Kenntnis weiterer Bodenparameter erforderlich ist.

Dynamic probing is an established method of determining soil density and strength, respectively. For many years, the light dynamic probe with a cone area of 5 cm2 (locally also known as „Künzelstab“) was routinely used in field surveys across Germany, and from that substantial experience its measurements could be interpreted well. However, with the introduction of DIN EN ISO 22476-2:2012-03, its use is no longer permitted; it was replaced by the light dynamic probe with a cone area of 10 cm2. Previous publications specified a large range of conversion factors between the two probes, leading to difficulties interpreting measurements that comply with today’s standards in comparison with earlier experience and older field work. The study at hand assesses the reproducibility of measurements done with the light, medium and heavy dynamic probe and the „Künzelstab“ in sands of different grain size distributions, above and below the groundwater level. The different probes’ stroke counts are correlated to each other, depending on the grain size distribution and the penetration resistance of the soil, on water saturation and depth. The reliability of the probes’ soil strength assessments is checked by comparing them to tip resistance readings from a cone penetrometer. Compared to previous publications, improved conversion tables are established and a contribution is made to answering the question of whether the stroke count of dynamic probes allows a direct evaluation of the density of non-cohesive soils, or whether knowledge of further soil parameters is necessary for this purpose.

HPC AG

Hamburg Port Authority

Burmann, Mandel + Partner

Eggers Umwelttechnik

1 Einleitung 1.1 Kontext, Grundlagen und Motivation 1.2 Ziele dieser Arbeit 2 Stand der Forschung 3 Untersuchungsgebiete 3.1 Vorbelastungsschüttung Baakenhafen Nord 3.2 Verfüllung Baakenhafen 3.3 Spülfeld Moorburg-Ellerholz 3.4 Baggergutdeponie Francop 4 Material und Methoden 4.1 Gerätebeschreibung 4.1.1 Rammsonden 4.1.2 Drucksonde 4.1.3 Rammkernsonde 4.2 Feldversuche 4.3 Laborversuche 4.4 Datenaufbereitung 5 Ergebnisse 5.1 Bodenproben 5.2 Streuung und Reproduzierbarkeit 5.3 Verhältniszahlen zwischen den Rammsonden 5.4 Verhältnis zwischen Drucksonde und Rammsonde 6 Diskussion 6.1 Bewertung der Ergebnisse 6.2 Grenzen der Studie 7 Schlussfolgerungen 7.1 Umrechnungstabellen und Diagramme 7.2 Fazit und Ausblick Anhang A Tabellen aus der Literatur B Bohrprofile und Messwerte

thesis