Experimentelle und numerische Untersuchungen zum Kompressionsverhalten von Sand-Schluff-Gemischen

Die Wahl eines geeigneten Stoffmodells für gemischtkörnige Böden ist für die Nachweisführung einer anspruchsvollen geotechnischen Konstruktion von entscheidender Bedeutung. Für die Entwicklung eines akkuraten Stoffmodells, ist wiederum die experimentelle Untersuchung des Bodens unabdingbar. Anhand von Ödometerversuchen an Mischungen mit unterschiedlichem Feinkornanteil wird das Kompressionsverhalten von Sand-Schluff-Gemischen untersucht. Hierbei zeigt sich, dass mit steigendem Feinkornanteil die Kompressibilität des Materials deutlich zunimmt, die jedoch unabhängig vom Feinkornanteil durch eine exponentielle Beziehung zwischen der äquivalenten Porenzahl e* und der vertikalen Dehnung beschrieben werden kann. Dabei wird das Verformungsgesetz von Ohde (1939) unter Berücksichtigung von e* auf Gemische verallgemeinert. Nachrechnungen mit dem hypoplastischen Stoffmodell für grobkörnige und dem AVISA-Modell für feinkörnige Böden ergeben einen Bedarf für die Kopplung der Vorkonsolidierungsspannung und der Normalkonsolidierungslinie bei einem Verhältnis von 1 : 1 von Sand zu Schluff, abhängig vom Feinkornanteil.

Compression behavior of sand-silt mixtures
The choice of an appropriate material model for mixed-grained soils is crucial for the design of a challenging geotechnical structe. For the development of an accurate material model, the experimental investigation of the soil is indispensable. Hereby, the compression behavior of sand-clay mixtures is investigated on the basis of oedometer tests of mixtures with different fines contents. It can be observed that with increasing fines content, the compressibility of the material increases significantly. Nevertheless, an exponential relationship between equivalent void ratio e* and vertical strain has been established independently of the fines content. On this course, the deformation model of Ohde (1939) was generalized to mixtures by considering e*. The simulations with hypoplasticity for granular soils and with the AVISA-model for fine-grained soils show a need for the coupling of the preconsolidation pressure as well as the normal consolidation line at a 1:1 ratio of sand to silt depending on the fines content.