Hysterese Sau

Die Hysteresewirkung der Saugspannung in teilgesättigten Böden und ihr Einfluss auf die Standsicherheit geotechnischer Bauwerke



In der Praxis sind viele Bauwerke auf oder in Baugrund errichtet, der aus teilgesättigten Böden besteht. Die Porenwasserspannung in den teilgesättigten Böden ist infolge der sog. Kapillarwirkung normalerweise eine Saugspannung. Die Saugspannung ist dabei vom Sättigungsgrad sowie auch von Be- und Entwässerungsvorgängen in teilgesättigten Böden abhängig. Die Abhängigkeit der Saugspannung von den Be- und Entwässerungsvorgängen wird als Hyteresewirkung der Saugspannung bezeichnet. Die Saugspannung in teilgesättigten Böden beeinflusst deutlich die mechanischen Eigenschaften wie z.B. die Durchlässigkeit, die Festigkeit und die Verformungen in teilgesättigten Böden. Somit ist auch die Standsicherheit von Bauwerken, die auf teilgesättigten Böden gegründet sind, vom Sättigungsgrad und von der Hysteresewirkung der Saugspannung abhängig. Der Einfluss des Sättigungsgrads wird bereits seit einigen Jahren bei Standsicherheitsberechnungen von Bauwerken in teilgesättigten Böden berücksichtigt, die Abhängigkeit der Standsicherheit von der Hysteresewirkung blieb dagegen bislang weitgehend unberücksichtigt.
Zur Untersuchung der Hysteresewirkung der Saugspannung in teilgesättigten Böden wurden Versuche im Labor durchgeführt. Auf der Grundlage der Versuchsergebnisse wird die Hysteresewirkung der Saugspannung in teilgesättigten Böden diskutiert. Zur quantitativen Darstellung der Hysteresewirkung wurde ein physikalisches Modell unter der Anmahne thermodynamischen Gleichgewichts und unter Berücksichtigung der Geometrie der Porenräume teilgesättigter Böden entwickelt. Mit Hilfe dieses physikalischen Modells kann die Abhängigkeit der Scherfestigkeit vom Sättigungsgrad teilgesättigter Böden und von der Hysteresewirkung der Saugspannung quantitativ beschrieben werden. Anhand einiger praktischer Anwendungsbeispiele geotechnischer Probleme wird diese Abhängigkeit  quantitativ ausgewertet. Im Bild sind die Abhängigkeit der Scherfestigkeit f vom Sättigungsgrad Sr für Schluff bei primärer und sekundärer Be- und Entwässerung beispielsweise gezeigt.




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