Einfluss des Porenwasserdruckes auf die Zugfestigkeit von Bodenproben

Abstract

Anhand von direkten Zugversuchen mit Erfassung der Wasserspannung wird der Frage nachgegangen, welcher Zusammenhang zwischen der Zugfestigkeit und dem Porenwasserdruck besteht. Die Untersuchungen erfolgten an einem homogenisierten Geschiebemergel und einem ebenso behandelten Beckenton. Im Zentrum der Betrachtung steht der Zusammenhang zwischen Materialdehnung und Wasserspannungsentwicklung sowie eine Betrachtung des χ-Faktors der effektiven Spannungsgleichung nach Bishop (1959). Dieser wurde aus der Beziehung zwischen Zugfestigkeit und korrespondierender Wasserspannung errechnet und mit den volu metrischen χ-Faktoren der untersuchten Materialien verglichen. Es konnte gezeigt werden, dass die für den Moment des Zugbruchs relevante Wasserspannung von den initialen Wasserspannungen der getesteten Proben abweicht und die Beziehung zwischen Wasserspannung und Zugfestigkeit eines Bodens nur auf der Grundlage dieser aktuellen Wasserspannung dargestellt werden darf. Darüber hinaus führte die Verwendung des volumetrischen χ in der effektiven Spannungsgleichung, verglichen mit dem experimentell für den Zugbruch bestimmten, zu einer 1,6- bis 2,8-fachen Überschätzung des Beitrages der Wasserspannung zur Zugfestigkeit der getesteten Substrate. Effect of pore water pressure on tensile strength Direct tensile testing with measurements of the pore water suction was used to investigate the relationship between tensile strength and suction. The tests were conducted on a till and a clayey soil, both homogenized. A closer view is focused on the relationship between material strain and the development of suction. Beyond, the factor χ of the effective stress equation for unsaturated soils by Bishop (1959), which was calculated by the data of tensile strength and corresponding matric suction is compared to the volumetric χ of the tested soil specimens. It could be shown, that the pore water pressure changes with strain. Therefore, not the initial suction of a soil is relevant for its failure but the actual one that can be measured in the failure zone at the moment of fracture. In addition the application of the volumetric χ in the effective stress equation compared to the χ derived from tensile testing leads to an 1.6 to 2.8 fold overestimation of the contribution of matric suction to soil tensile strength.