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Zum Klassifizieren ist eine Bodenprobe in eine der Bodengruppen nach DIN 18196 einzuordnen und mit dem dazugehörigen Kurzzeichen zu versehen. Dabei gibt der erste Kennbuchstabe den Hauptbestandteil und der zweite eine bestimmte, kennzeichnende bodenphysikalische Eigenschaft oder den Nebenbestandteil an.

[DIN18196:2011]

Beispiel für eine Klassifizierung nach DIN 18196:
Boden mit einem Korngrößen-Massenanteil von 14% Korndurchmesser ≤ 0,063 mm und über …


In der "Allgemeinen technischen Vertragsbedingung für Bauleistungen (ATV), DIN 18300 Erdarbeiten" der VOB Teil C werden Boden und Fels entsprechend ihrem Zustand vor dem Lösen in Homogenbereiche engeteilt .

Der Homogenbereich ist ein begrenzter Bereich, bestehend aus einzelnen oder mehreren Boden - oder Felsschichten, der für Erdarbeiten vergleichbare Eigenschaften aufweist. Sind umweltrelevante Inhaltsstoffe zu beachten, so sind diese bei der Einteilung …


Boden und Fels werden entsprechend ihrem Zustand vor dem Lösen in Homogenbereiche eingeteilt. Der Homogenbereich ist ein begrenzter Bereich, bestehend aus einzelnen oder mehreren Boden - oder Felsschichten, der für Rohrvortriebsverfahren vergleichbare Eigenschaften aufweist.

Sind umweltrelevante Inhaltsstoffe zu beachten, so sind sie bei der Einteilung zu berücksichtigen.

[ [DIN18319:2016]]

Für die Homogenbereiche sind folgende Eigenschaften und Kennwerte …


Das Unified Soil Classification System (USCS) des ASTM-Standards D2487-00 "Standard-Bodenklassifikation für (bau)technische Zwecke" [ASTMD248700] der USA unterteilt Lockergestein in 15 Klassen , welche jeweils durch ein Gruppensymbol beschrieben werden, das sich aus zwei charakteristischen Buchstaben zusammensetzt [Weiß96b].

(Tabelle: Symbole für die sechs Hauptbodenarten des USCS [Weiß96b])
(Tabelle: Symbole für Bodeneigenschaften des UCSC [Weiß96b])
(Tabelle: Bodenklassifikation nach dem USCS (USA) [Weiß96b])

Der Rock Quality Designation Index (kurz: RQD-Wert oder RQD-Index) wurde im Jahr 1967 von Deere als Charakteristikum zur Beschreibung von Fels entwickelt und schließt von der Länge der genommenen Bohrkerne auf die vorhandene Gebirgsqualität [Deere67].

Der RQD-Wert gibt das Verhältnis L10/L in Prozent an, wobei L10 die in der Kernlänge L enthaltenen, über 10 cm langen, intakten Bohrkernstücke beinhaltet .

(Tabelle: Zuordnung des RQD-Wertes [Bicke82])
(Tabelle: Klassifizierung verschiedener Bodenarten nach der Steuerbarkeit)

Dieser Klassifizierungsvorschlag von Spang, der insbesondere bei Rohrvortrieben mit Schildmaschinen mit teilflächigem Abbau von Hand (Handschilde) oder mit mechanisch teilflächigem Abbau angewendet werden kann, baut auf einem in einem Werk von Proctor beschriebenen Klassifizierungssystem für den Tunnelbau im Lockergestein auf.

[Spang87] [Proct77]

(Tabelle: Klassifizierung nach dem Ortsbrustverhalten)
(Tabelle: Klassifizierung nach der Standfestigkeit an der Ortsbrust [Spang87])

Die Abrasivität eines Gesteins ist von einer Vielzahl von Parametern abhängig, u.a. [Thuro98b]:

  • Gehalt an schleißscharfen Mineralien mit einer MOHS-Härte > 5,5 (Stahl)

  • Ausbildung von Textur und Struktur

  • Trennflächengefüge

  • Auswirkungen der Veränderung des Gebirges durch Verwitterung

Die Klassifizierung nach Abrasivität ist gemäß DIN 18319 sowohl bei Fels- als auch bei Lockergestein vorgeschrieben (NF P).

[DIN18319:2016]

(Tabelle: Klassifizierung der Abrasivität von Gesteinen in Abhängigkeit des CAI-Indexes [Thuro98b])
(Tabelle: CAI-Index (Erfahrungswerte) für verschiedene Gesteinsarten nach Büchi)

Die Ermittlung der einaxialen Druckfestigkeit qu von Lockergesteinen, auch als Zylinderdruckfestigkeit bezeichnet, erfolgt nach DIN 18136 an zylindrischen oder prismatischen Probekörpern bei konstanter Stauchungsgeschwindigkeit und unbehinderter Seitendehnung.

[DIN18136:2003]

Die einaxiale Druckfestigkeit wird auch zur Beschreibung der Zustandsform bindiger Böden herangezogen.

[Kezdi68] [Lambe69]

(Tabelle: N-Werte für Tone in Relation zur einaxialen …

Die Bewegung des ungebundenen Wassers im Lockergestein, die z. B. durch einwirkende Gravitationskräfte oder Konsolidationsvorgänge hervorgerufen werden, vollzieht sich im vorhandenen Porenhohlraum.

(Video: Verteilung des Wassers im Boden)
(Bild: Hohlräume im Lockergestein in Anlehnung an [Hölti96])
Animation: Verteilung des Wassers im Boden (nach Hölting, 1994) [Bild: Prof. Dr.-Ing. Stein & Partner GmbH]. Dieses interaktive Objekt ist ausschließlich …

Für eine praktische, schnelle und näherungsweise Bestimmung der Wasserdurchlässigkeit bei genauer Kenntnis der geologischen Verhältnisse sind in der Literatur insbesondere für nichtbindige Lockergesteine einfache mathematische Lösungen zu finden, die zudem ihre Abhängigkeit zur vorhandenen Korngrößenverteilung dokumentieren. Die gebräuchlichsten Formeln sind hier einmal gelistet:

k = 200 x dw × e2

k = 116 x dw

k = f (d10, CU)

Berechnung des Durchlässigkeitsbeiwertes …

Beyer liefert als Lösung seiner ermittelten Zusammenhänge ein schnell handhabbares Nomogramm, aus dem die Wasserdurchlässigkeit für Sande und Kiese direkt abzulesen ist.

Bei dieser Methode werden jedoch maßgebende Einflussfaktoren (wie z. B. die vorhandene Lagerungsdichte) nicht ausreichend berücksichtigt. Zuverlässige Daten für den Einzelfall liefert daher nur die versuchstechnische Ermittlung des Wasserdurchlässigkeitsbeiwertes k nach DIN 18130-…

Die Konstruktion von Baugruben im Leitungsbau und deren Sicherung bzw. der grabenlose Leitungsbau sind Aufgabengebiete der Geotechnik. Diese hat Boden (oder Fels)

  • als Baugrund,

  • Baustoff,

  • Last und

  • auch als lastabtragenden und stabilisierenden Werkstoff

zum Gegenstand bzw. die Voraussetzungen für seine bautechnische Nutzung in Form standsicherer und funktionsfähiger Bauwerke [Schmi96].

(Bild: Wissenschaftsdisziplinen der Geotechnik in Anlehnung an […

Zum Fachgebiet der Geotechnik zählen u. a. folgende Wissenschaftsdisziplinen:

  • Ingenieurgeologie: Wissenschaft zur Anwendung und Bewertung geologischer Erfahrungen und Erkenntnisse bei Bauaufgaben

  • Boden- und Felsmechanik (bilden zusammen die sogenannte Geomechanik): Wissenschaft mit den Zielen…
    • den Baugrund zu erkunden,
    • den Boden zu beschreiben und zu klassifizieren,
    • das Festigkeits- und Verformungsverhalten des Locker- und Festgesteins durch …

Geologie:
Wissenschaft von Aufbau, Zusammensetzung und Entwicklung der Erde, besonders der Erdkruste, und der sie bewohnenden Lebewesen in erdgeschichtlicher Zeit [Meyer08].

Hydrogeologie:
Zweig der angewandten Geologie, der sich mit der lagerstättenkundlichen Erforschung des Grundwassers sowie mit dem Grundwasserhaushalt befasst. Untersucht werden die Beziehungen des Wassers zum Gestein, dessen Lagerung und Veränderungen der Eigenschaften [Meyer08].

Wichtig:

Wie bei allen Baumaßnahmen des allgemeinen Tiefbaus bestimmen die geotechnischen Randbedingungen maßgeblich die Wahl eines geeigneten Bau-, Bohr- oder Vortriebsverfahrens. Es ist daher vor Beginn der Arbeiten erforderlich, dass sich der planende und ausführende Ingenieur ausreichende Kenntnisse über den vorliegenden Baugrund verschafft. Nur so wird eine erfolgreiche und wirtschaftliche Durchführung eines Projektes gewährleistet.

Der Baugrund wird wegen seines unterschiedlichen Verhaltens bei der Belastung durch Bauwerke nach DIN EN 1997-1, in Boden und Auffüllung (zusammen nachfolgend als Lockergestein bezeichnet) sowie in Fels (Festgestein) unterteilt [EN1997-1:2014].

(Bild: Einteilung des Baugrundes in Anlehnung an DIN 1054)

In der Praxis wird jedoch nicht zwischen Boden und Auffüllung differenziert. Daher werden hier alle Lockergesteine mit dem Sammelbegriff „Boden“ und …

Die Baugrundansprache sollte mit dem Ziel der Ermittlung der für den jeweils vorliegenden Anwendungsfall relevanten Baugrundeigenschaften und erforderlichen Baugrundkennwerte erfolgen . Dabei ist, insbesondere zur Auswahl der geeigneten Verfahrenstechnik, der Abbauwerkzeuge und des Fördersystems, das Verhalten des Baugrundes zu erfassen hinsichtlich:

  • Standfestigkeit des Bohrlochs, des aufgefahrenen Hohlraums oder der Ortsbrust,
  • Zerstörbarkeit (Festgestein) …

Baugrundrisiko:
Ein in der Natur der Sache liegendes, unvermeidbares Restrisiko, das bei Inanspruchnahme des Baugrundes bzw. der im Baugrund vorhandenen Inhaltsstoffe (Grundwasser, Kontamination etc.) zu unvorhersehbaren Wirkungen bzw. Erschwernissen führen kann, obwohl derjenige, der den Baugrund beistellt, seiner Verpflichtung zur vollständigen Untersuchung und Beschreibung der Baugrund- und Grundwasserverhältnisse nach den Regeln der Technik …