In-Situ-Tests

Unter In-situ-Tests versteht man Testmethoden, die direkt am Boden, Fels oder Boden an einem bestimmten Standort durchgeführt werden. Diese Tests werden durchgeführt, um Informationen über die geotechnischen Eigenschaften des Standorts zu sammeln, wie z. B. Festigkeit, Steifigkeit, Durchlässigkeit und Verformungseigenschaften. In-situ-Tests sind ein wichtiger Bestandteil der Standortuntersuchung, da sie es Ingenieuren und Geologen ermöglichen, die Untergrundbedingungen und die Eignung des Standorts für verschiedene Arten von Bauprojekten zu bewerten.

In-situ-Testmethoden werden typischerweise in zwei große Kategorien unterteilt: (1) Penetrationstests, bei denen ein Werkzeug oder Instrument in den Boden getrieben und der Widerstand oder die Penetrationsrate gemessen wird, und (2) Nicht-Penetrationstests, bei denen verschiedene Messungen durchgeführt werden physikalische Eigenschaften des Bodens oder Bodens, ohne in diesen einzudringen. Zu den am häufigsten verwendeten In-situ-Testmethoden gehören der Standard Penetration Test (SPT), der Cone Penetration Test (CPT), der Pressuremeter Test und der Dilatometer Test. Jeder dieser Tests hat seine eigenen Vorteile und Einschränkungen, und die Wahl der Testmethode hängt von den spezifischen Zielen der Untersuchung und den Eigenschaften des untersuchten Standorts ab.

Bedeutung bei der Standortuntersuchung

In-situ-Tests sind ein wichtiger Bestandteil der Standortuntersuchung, da sie dabei helfen, ein besseres Verständnis der Eigenschaften und des Verhaltens von Boden und Gestein unter den tatsächlichen Standortbedingungen zu erlangen. Die aus In-situ-Tests gewonnenen Ergebnisse werden zur Bewertung der geotechnischen Eigenschaften von Boden und Gestein verwendet, die wiederum für die Planung und den Bau verschiedener Tiefbauprojekte wie Gebäude, Straßen, Brücken, Dämme und Tunnel verwendet werden.

In-situ-Tests können auch Aufschluss über das Vorhandensein von Naturgefahren geben, z Erdrutsche, Verflüssigung und Senkung. Durch das Verständnis der geotechnischen Eigenschaften des Standorts können Ingenieure geeignete Fundamente, Erdarbeiten und andere geotechnische Strukturen entwerfen, um das Ausfallrisiko zu minimieren und die Sicherheit und Stabilität der Strukturen über ihre geplante Lebensdauer hinweg zu gewährleisten.

Arten von In-situ-Tests

Es gibt verschiedene Arten von In-situ-Tests, die bei der geotechnischen Standortuntersuchung eingesetzt werden. Einige der am häufigsten verwendeten In-situ-Tests sind:

1. Standard-Penetrationstest (SPT): Bei diesem Test wird ein geteilter Löffelprobenehmer mit einem Standardgewicht und einer Standardfallhöhe in den Boden getrieben. Die Anzahl der Schläge, die erforderlich sind, um den Probenehmer über eine festgelegte Distanz zu bewegen, wird aufgezeichnet und zur Bestimmung des Bodenwiderstands verwendet.
2. Kegelpenetrationstest (CPT): Bei diesem Test wird ein kegelförmiges Penetrometer mit einer konstanten Eindringgeschwindigkeit in den Boden gedrückt. Der Widerstand des Bodens gegen das Eindringen wird gemessen und zur Bestimmung der Bodeneigenschaften verwendet.
3. Druckmessgerät-Test: Bei diesem Test wird eine zylindrische Sonde in ein Bohrloch eingeführt und anschließend durch Wasserdruck erweitert. Der zum Ausdehnen der Sonde erforderliche Druck wird gemessen und zur Bestimmung der Bodensteifigkeit und -festigkeit verwendet.
4. Flügelschertest: Bei diesem Test wird ein Flügel in den Boden eingeführt und dann gedreht, um das Drehmoment zu messen, das zum Versagen erforderlich ist. Der Test dient zur Bestimmung der Scherfestigkeit von weichen bis steifen Tonen.
5. Plattenlasttest: Bei diesem Test wird eine Stahlplatte auf den Boden gelegt und eine Last ausgeübt. Dabei wird die Setzung der Platte unter Belastung gemessen und daraus die Tragfähigkeit des Bodens ermittelt.
6. Cross-Hole-Test: Bei diesem Test werden zwei oder mehr Bohrlöcher gebohrt und seismische Sensoren darin angebracht. In einem Bohrloch wird eine akustische Welle erzeugt und die Zeit gemessen, die sie benötigt, um zu den anderen Bohrlöchern zu gelangen. Mit dem Test werden die Scherwellengeschwindigkeit und die Steifigkeit des Bodens zwischen den Bohrlöchern bestimmt.
7. Bohrlochtest: Bei diesem Test wird eine Sonde in ein Bohrloch eingeführt und die Eigenschaften des Bodens in verschiedenen Tiefen gemessen. Der Test dient der Bodenbestimmung Stratigraphie und Steifigkeitseigenschaften in verschiedenen Tiefen.

Standard-Penetrationstest (SPT)

Der Standard Penetration Test (SPT) ist ein weit verbreiteter In-situ-Test zur Bestimmung der geotechnischen Eigenschaften des Bodens an einem Standort. Bei dem Test wird ein Standardprobenehmer mit einem Hammer mit Standardgewicht und Standardfallhöhe in den Boden getrieben. Die Anzahl der Schläge, die erforderlich sind, um den Probenehmer eine Standarddistanz in den Boden zu treiben, wird als SPT-„N-Wert“ aufgezeichnet. Der SPT wird verwendet, um die Scherfestigkeit, Dichte und andere Eigenschaften des Bodens abzuschätzen.

Der SPT-Test wird durchgeführt, indem ein Bohrloch in den Boden gebohrt wird, normalerweise unter Verwendung einer Hohlschaftschnecke, und ein Probenahmerohr in das Bohrloch eingeführt wird. Anschließend wird mit einem Standardhammer mit einem Gewicht von 63.5 kg ein Split-Löffel-Probenehmer in den Boden am Boden des Bohrlochs getrieben und dabei eine Standardentfernung von 75 cm durchlaufen. Die Anzahl der Schläge, die erforderlich sind, um den Probenehmer über die ersten 15 cm der Penetration zu treiben, wird nicht gezählt, und die Anzahl der Schläge, die für die nächsten drei 15-cm-Schritte erforderlich sind, wird als SPT-N-Wert aufgezeichnet.

Der SPT ist ein relativ schneller und kostengünstiger Test und daher eine beliebte Wahl für Standortuntersuchungen. Allerdings können die Testergebnisse durch Faktoren wie Bodentyp, Größe des Probenehmers und Hammerenergie beeinflusst werden, die bei der Interpretation der Ergebnisse berücksichtigt werden müssen.

Kegelpenetrationstest (CPT)

Der Cone Penetration Test (CPT) ist eine weit verbreitete In-situ-Testmethode in der Geotechnik. Dabei wird ein Kegelpenetrometer mit konstanter Eindringgeschwindigkeit in den Boden geschoben und der Eindringwiderstand sowie der Porenwasserdruck in verschiedenen Tiefen gemessen. Das Kegelpenetrometer besteht typischerweise aus einer Stahlkegelspitze, einer Reihe von Reibungshülsensegmenten und einem Porenwasserdruckwandler. Während das Kegelpenetrometer in den Boden gedrückt wird, werden der Eindringwiderstand und die Porenwasserdruckmessungen kontinuierlich aufgezeichnet, wodurch ein Profil der Boden- oder Gesteinseigenschaften mit der Tiefe erstellt wird.

Der CPT wird häufig verwendet, um Informationen über Bodentyp, Festigkeit und Kompressibilität sowie Grundwasserbedingungen zu erhalten. Die Testergebnisse können zur Abschätzung der Bodentragfähigkeit, der Fundamentsetzung, des Verflüssigungspotentials und des Bodens genutzt werden Hangstabilität. Das CPT gilt als zuverlässige und kostengünstige Methode zur Standortuntersuchung, insbesondere bei großen und komplexen Projekten.

Druckmessertest

Der Pressuremeter-Test ist ein In-situ-Test zur Messung der Spannungs-Dehnungs-Eigenschaften von Böden und Böden vor Ort Felsen. Bei diesem Test wird eine zylindrische Sonde in den Boden eingeführt und die Sonde dann durch Druck auf die Innenseite der Sonde ausgedehnt. Der Druck wird schrittweise erhöht, während das Volumen der Sonde überwacht wird. Die resultierenden Druck-Volumen-Daten werden zur Bestimmung des Verformungsmoduls und der Scherfestigkeitsparameter des zu prüfenden Bodens oder Gesteins verwendet. Der Druckmessertest wird oft in weichen Böden eingesetzt, wo Standard-Penetrationstests oder Kegelpenetrationstests möglicherweise nicht geeignet sind. Es wird auch häufig bei der geotechnischen Planung von Fundamenten und Stützkonstruktionen verwendet.

Flügelschertest

Der Flügelschertest ist ein geotechnischer In-situ-Test zur Bestimmung der undrainierten Scherfestigkeit weicher bis steifer bindiger Böden. Bei dem Test wird eine vierblättrige Schaufel vertikal in den Boden gedrückt, mit einer konstanten Scherrate gedreht und das zur Aufrechterhaltung der Drehung erforderliche Drehmoment gemessen. Mithilfe der Drehmomentmessung wird der maximale Scherwiderstand ermittelt, der zur Berechnung der undränierten Scherfestigkeit des Bodens herangezogen wird.

Der Flügelschertest ist besonders nützlich bei der Beurteilung der Festigkeit von Tonen und Schluffen und wird häufig zur Schätzung der undrainierten Scherfestigkeit von Böden für die Gestaltung flacher Fundamente, Stützmauern und Böschungen verwendet. Der Test ist schnell, kostengünstig und kann in Bohrlöchern oder Testgruben ohne Bodenaushub durchgeführt werden.

Plattenlasttest

Der Plate Load Test (PLT) ist ein In-situ-Test zur Bestimmung der endgültigen Tragfähigkeit des Bodens und der wahrscheinlichen Setzung einer Struktur auf diesem Boden. Der Test besteht darin, eine Stahlplatte auf die Bodenoberfläche zu legen und sie mit einem hydraulischen Wagenheber zu belasten, bis die Platte beginnt, im Boden zu versinken. Das Ausmaß der Setzung und der auf die Platte ausgeübte Druck werden in verschiedenen Belastungsstadien gemessen, um eine Last-Setzungs-Kurve zu erstellen.

Aus der Last-Setzungs-Kurve lässt sich die maximale Tragfähigkeit des Bodens sowie der Verformungsmodul und andere Bodeneigenschaften abschätzen. Diese Informationen sind nützlich bei der Planung flacher Fundamente für Bauwerke wie Gebäude und Brücken sowie bei der Beurteilung der Stabilität von Böschungen und Böschungen.

PLT wird typischerweise in Verbindung mit anderen verwendet Techniken zur StandortuntersuchungB. Bohrungen und Probenahmen sowie geophysikalische Untersuchungen, um ein umfassendes Verständnis der Boden- und Gesteinsverhältnisse an einem Standort zu erlangen.

Cross-Hole-Test

Cross-Hole-Tests sind eine geophysikalische In-situ-Technik zur Bestimmung der seismischen Eigenschaften von Boden- oder Gesteinsmaterialien zwischen zwei oder mehr Bohrlöchern. Die Methode besteht darin, mithilfe einer Energiequelle wie einem Hammer oder Sprengstoff eine seismische Welle in einem Bohrloch zu erzeugen und die Reaktion auf die Welle in einem nahegelegenen Bohrloch mithilfe eines Geophons oder Beschleunigungsmessers aufzuzeichnen. Durch die Analyse der Ankunftszeit, der Amplitude und des Frequenzinhalts der Welle am Empfänger können Geophysiker die Eigenschaften des Materials zwischen den Bohrlöchern bestimmen, beispielsweise seismische Geschwindigkeit, Schermodul und Poissonzahl. Cross-Hole-Tests werden häufig für geotechnische und geophysikalische Untersuchungen des Untergrunds eingesetzt, beispielsweise bei der Gründungsplanung, der Erdbebengefährdungsbeurteilung und der Grundwassercharakterisierung.

Bohrlochtest

Bohrlochtests sind eine Art In-situ-Tests, bei denen geotechnische Parameter in einem Bohrloch gemessen werden. Diese Art von Tests wird häufig bei der Mineralexploration eingesetzt, kann aber auch in der Geotechnik und bei Umweltuntersuchungen eingesetzt werden.

Es gibt verschiedene Arten von Bohrlochtests, darunter:

1. Seismische Tests im Bohrloch: Dabei werden Geschwindigkeit und Dämpfung gemessen Seismische Wellen in den Gesteinsschichten rund um ein Bohrloch. Aus diesen Informationen können Rückschlüsse auf die elastischen Eigenschaften des Gesteins gezogen werden, die für geotechnische Anwendungen wichtig sein können.
2. Bohrlochprotokollierung: Hierbei wird ein Protokollierungswerkzeug in ein Bohrloch abgesenkt, um verschiedene Eigenschaften des Gesteins zu messen, wie z. B. Dichte, Porosität und elektrische Leitfähigkeit. Diese Informationen können zur Charakterisierung der Geologie und Hydrologie des Untergrunds verwendet werden und können bei der Mineralienexploration, Geotechnik und Umweltuntersuchungen wichtig sein.
3. Prüfung der Bohrlochdurchlässigkeit: Dabei wird Wasser in ein Bohrloch eingespritzt oder gepumpt und die Druckreaktion gemessen. Diese Informationen können zur Abschätzung der Durchlässigkeit des umgebenden Gesteins verwendet werden, was für hydrogeologische und geotechnische Ingenieuranwendungen wichtig sein kann.

Insgesamt können Bohrlochtests wertvolle Informationen über die Geologie und Eigenschaften unter der Oberfläche liefern, die für eine Vielzahl von Anwendungen wichtig sein können.