Abschätzung der dynamischen Kenngrößen nichtbindiger Böden anhand der Korngrößenverteilungskurve

Die gebräuchlichen empirischen Gleichungen für bodendynamische Kenngrößen wurden für gleichförmige Sande entwickelt und berücksichtigen den Einfluss der Korngrößenverteilungskurve nicht. Ihre Anwendung kann zu einer deutlichen Überschätzung des Schubmoduls ungleichförmiger Böden führen. Zur Erweiterung verschiedener empirischer Gleichungen um den Einfluss der Korngrößenverteilungskurve wurden ca. 650 Resonanzsäulenversuche an 65 speziell gemischten Korngrößenverteilungskurven eines Quarzsandes durchgeführt. Für jede Sandmischung wurden unterschiedliche Anfangslagerungsdichten, Drücke und Scherdehnungsamplituden getestet. In den Versuchen wurde u. a. eine deutliche Abnahme des Schubmoduls Gmax bei kleinen Dehnungsamplituden mit der Ungleichförmigkeitszahl Cu = d60/d10 und mit dem Feinkornanteil gemessen. Der mittlere Korndurchmesser hingegen hat kaum einen Einfluss auf die bodendynamischen Kenngrößen. Es kann gezeigt werden, dass die erweiterten empirischen Gleichungen nicht nur für lineare, sondern auch für abschnittsweise lineare, intermittierend gestufte und S-förmige Korngrößenverteilungskurven zutreffende Prognosen liefern. Im Vergleich zu den bisher in der Praxis verwendeten Formeln sollten die erweiterten empirischen Gleichungen eine zuverlässigere Abschätzung der dynamischen Kenngrößen ermöglichen.

Estimating dynamic properties of granular soils under consideration of the grain size distribution curve.
The common empirical formulas for dynamic soil parameters were developed for uniform sands and do not consider the influence of the grain size distribution curve. The application of these formulas can lead to a considerable overestimation of the shear modulus of well-graded granular soils. 650 resonant column tests on 65 specially mixed grain size distribution curves of a quartz sand have been performed in order to extend various empirical equations by the influence of the grain size distribution curve. For each sand mixture different initial densities, pressures and shear strain amplitudes have been tested. Amongst others, a considerable decrease of the small-strain shear modulus Gmax with increasing coefficient of uniformity Cu = d60/d10 and increasing fines content was measured. In contrast, mean grain size has nearly no influence on dynamic soil parameters. A good prediction of the extended empirical equations can be demonstrated not only for linear, but also for stepwise linear, gap-graded and S-shaped grain size distribution curves. In comparison to the empirical formulas applied so far, the new extended empirical equations should deliver a more reliable estimation of dynamic soil properties.