Kapitel 2: Bodeneigenschaften

• Norddeutsches Tiefland

• Mittelgebirge

• Alpenvorland

• Alpen

Landwirtschaftlich genutzte Flächen werden regelmäßig gelockert und sind dadurch nur eingeschränkt oder erschwert befahrbar.

Bewaldete Flächen können auch die Befahrbarkeit einschänken. Zusätzlich sollten eingeschänkte Sichtverhältnisse berücksichtigt werden.

• Fles- oder flachgründiger Seinboden

• sandige Böden

• lehmige Böden

• Moor- oder Trofböden

• Trockenheit:

  • bindige Böden werden hart (absenkung Grundwasser)

• Nässe:

  • Regen: bindige Böden weich

  • Schnee: starke Einschänkung der Befahrbarkeit, vor allem von Böschungen

  • Tauwetter: bindige Böden werden breiig, wenn sie vor Frostbeginn nass waren

• Frost:

  • Tragfähigkeit der Böden erhöht, Oberflächenwasser kann nicht versickern

Fels- und sandige Böden werden durch Witterungsverhältnisse nur gering beeinflusst.

• Korngrößen und Korngrößenverteilung

• Bodensubstanzen

• Bodenzustand (Wassergehalt w, Bodendichte, Porosität)

• Bodenfestigkeitsparameter (Kohäsion c, Winkel der inneren Reibung, Druckfestigkeitskennwerte k_𝜑 , k_c , n)

• nichtbindige Böden (z.B. Sand)

  • vernachlässigbar kleine Anziehungskräfte, d_k > 0,06mm

  • einzelne Teile liegen locker aneinander

• bindige Böden (z.B. Lehm, Schluff)

  • Anziehungskräfte haben deutliche Auswirkungen

  • Feinstbestandteile binden Wasser in Wasserhüllen

  • d_k zwischen 0,06mm und 0,002mm (auch kleinere Anteile möglich)

  • wird beschrieben als zusammenhängende formbaren Masse

• Organische Böden (z.B. Torf)

  • gekennzeichnet durch Reste von zersetzten Pflanzen oder tierischen Substanzen

  • können auch Mischformen zw. organischen und mineralischen Böden auftreten

-> y-Achse in %; x-Achse in mm logarithmische Achse

• Porösität

• Dichte

• Wassergehalt

V_v: Void volume (Pore)

V: Gesamtvolumen

V_l: Volumen Flüssigkeit

V_v: Volumen voids (Poren)

T_max = c * A + F_z * tan(𝜑)

c: kohäsionsbeiwert

A: Aufstandsfläche

F_z: Vertikallast

tan(𝜑): Beiwert der inneren Reibung

𝜑: Reigungswinkel (Winkel unter dem der Boden belastet werden kann ohne abzuschreren)

=> ideal nicht bindige Böden: 𝜑

=> ideal bindige Böden: c

• ideal nichtbindiger Boden: c*A sehr klein und kann vernachlässigt werden

  -> T_max = F_z * tan(𝜑)

• ideal bindiger Boden: der Kohäsionswert c spielt eine große Rolle

Scherweg: j

• Zylindrische Probe im Gummistrumpf, hydrostatischer Spannungszustand durch mit Druckluft oder Wasser gefüllten Plexiglaszylinder

• σ_1 wird erhöht bis es zum Abscheren des Bodens kommt

• σ_1 mehrfach erhöhen mit Druckanstieg im Plexiglaszylinder

• Mohrscher Spannungskreis entsteht

  -> Durch mehrfaches wiederholen bildet sich eine Schergerade aus

• Die Gleichung für die Schergeraden ergibt sich zu 𝜏= c*p*tan(𝜑)

• Bei nichtbindigen Böden läuft die Schergerade nahezu durch den Ursprung

• Torsionsversuch mit Rechteckplatte

• Torsionsversuch mit Ring

• linearer Scherversuch mit Rechteckplatte

• Triaxialtest (entwässert und nicht entwässert)

• Test mit Flügelsonde

• Experimentelle Bestimmung der Scherfestigkeit und der Druckfestigkeit eines Bodens

• Bestimmung von Druck-Einsinkkurven für unterschiedliche Plattendurchmesser

1. plastischer Boden (Janosi-Hanamoto)

2. brüchiger Boden

• Bei Reibungsböden sind die Tangentialkräfteverhältnisse kaum abhängig vom Wassergehalt

  • Übertragung der Tangentialkräfte durch Reibung zwischen den Bodenschichten (nicht kohäsiv)

• Tonartige (kohäsive) Böden sind deutlich vom Wassergehalt abhängig

  • Übertragung durch kohäsive Kräfte aufgrund von Wasserhüllen im Boden

    
    

• Vertikale Last durch Gewichte angebracht

• durch Verdrehen und gleichzeitiges Messen von Drehmoment und Verdrehwinkel werden Graphen aufgezeichnet

• Anzahl der Bodenparameter unterschiedlich

• Probleme bei Bekker die Schlupfkoeffizienten K_1 und K_2 zu bestimmen

• bei bindigen Böden

• Bei sandigen Böden

• Stab mit vier Flügeln -> wird in Boden eingeschlagen -> bei 0,15m und 0,3m wird das Drehmoment gemessen

-> Gemessenen Drehmoment spiegelt Kohäsion c wieder

• p kann nicht berechnet werden -> ungeeignet für Reibungsböden

• zur Ermittlung wird der Kegel-Penetrometer mit konst. v in den Boden gedrückt, sich ergebende Widerstandskraft wird über Grundfläche des Kegels in Bodendruck umgerechnet

• Druck wird über einsinktiefe in Bereichen ermittelt (0-15cm; 15-30cm; 30-45cm)

• physikalische Mischgröße aus Druck-Einsinkung und Scherfestigkeit (ca. 5-7 Messungen notwendig)

• Dimension eines Druckes -> Angaben in psi (zw. 0 - 300)

• RI

  • gibt Aufschluss darüber, ob sich Böden druch überfahren verfestigt oder entfestigt

    -> dimensionslose Größe

• RCI

  • gibt Aufschluss, wie tragfähig der Boden nach 50-facher Überfahrt noch ist

    -> wenn RCI > VCI, dann 50-fache überfahrt zulässig

• Bestimmung RI und RCI in 5 Schritten

• einmaliges überfahren möglich, wenn CI > VCI

• (wenn RCI > VCI, dann 50-fache Überfahrt zulässig)

• Kampfpanzer Leopard 2: VCI = 25 psi

• 10 Tonner GL: VCI = 39 psi

• Ton: 40 psi

• Sand: 80 psi