Dormagen
Dormagen, Germany

Triaxialversuch in Dormagen: Kennwerte für die Bemessung

Der Boden zwischen den Rheinwiesen in Zons und den Lössflächen von Hackenbroich unterscheidet sich in Dormagen teils auf wenigen hundert Metern fundamental. Während man in Rheinnähe oft auf locker gelagerte, wassergesättigte Sande und Kiese trifft, dominieren im Hinterland bindige, teils steife Geschiebemergel der niederrheinischen Bucht. Diese Unterschiede entscheiden über die Wahl der Gründung und die Standsicherheit von Baugruben. Ein einfacher Rahmenscherversuch liefert hier nur begrenzt belastbare Werte. Für wirklichkeitsnahe Spannungszustände, besonders unter der Vorbelastung aus der letzten Eiszeit oder bei Porenwasserüberdrücken in Auelehmen, braucht es den Triaxialversuch. Das Labor des Teams aus Dormagen führt konsolidierte, drainierte und undrainierte Versuche nach DIN EN ISO 17892 durch, um die effektiven Scherparameter zu ermitteln, die der Statiker für die Berechnung nach Eurocode 7 benötigt.

Die effektiven Scherparameter aus dem Triaxialversuch sind die Basis jeder wirtschaftlichen Baugruben- und Gründungsplanung in Dormagen.

Leistungsmerkmale in Dormagen

In den Baugruben entlang der B9 oder im Gewerbegebiet TopWest sieht man regelmäßig, dass die Tragschicht nicht homogen ansteht. Oft wechseln sich Mergellinsen mit sandigen Partien ab, was bei der Probenahme für den Triaxialversuch eine genaue Ansprache erfordert. Der Versuch wird in Dormagen meist an ungestörten Sonderproben durchgeführt, die aus Schürfgruben oder Kernbohrungen in den relevanten Tiefen gewonnen werden. In der Triaxialzelle wird die Probe zunächst mit dem in-situ Spannungszustand konsolidiert, dann axial abgeschert. Entscheidend ist die realistische Sättigung der Probe; bei den hohen Grundwasserständen am Rhein, die in Dormagen mit Pegeln um 38 m NHN schwanken können, ist eine Gegendruck-Sättigung nach DIN EN ISO 17892-9 obligatorisch. Nur so lassen sich undrainierte Scherfestigkeiten cu und effektive Reibungswinkel φ' korrekt erfassen, die später in die Nachweise für Grundbruch und Böschungsstabilität einfließen. Die Auswertung der Spannungspfade im p'-q-Diagramm gibt zudem Aufschluss über das Verfestigungs- oder Entfestigungsverhalten des Bodens.
Triaxialversuch in Dormagen: Kennwerte für die Bemessung
Triaxialversuch in Dormagen: Kennwerte für die Bemessung
ParameterTypischer Wert
NormDIN EN ISO 17892-8 und -9
ProbenvorbereitungUngestört (SZ) oder gestört (Gy)
VersuchstypenCD, CU, UU (je nach Fragestellung)
ZellendruckbereichBis 2.000 kPa, variabel nach Tiefe
SättigungsverfahrenGegendruck-Sättigung mit Skempton B-Wert Prüfung
Ergebnisparameterc', φ', cu, E, ν, Spannungspfade
Probenanzahl pro SerieMindestens 3 Einzelversuche

Risiken und Überlegungen in Dormagen

Die Prüfmaschine für den Triaxialversuch im Labor in Dormagen ist ein servohydraulischer Belastungsrahmen mit einer maximalen Axialkraft von 50 kN, ausgestattet mit einer Triaxialzelle für Proben mit 100 mm Durchmesser und einem hochpräzisen Volumenänderungsmessgerät. Der kritischste Moment ist nicht das Abscheren selbst, sondern eine unsachgemäße Probenlagerung zwischen der Entnahme auf der Baustelle in Dormagen und dem Einbau in die Zelle. Wird eine Probe aus dem sensitiven Auelehm oder dem tertiären Feinsand erschüttert oder trocknet sie nur leicht an, sind die gemessenen Scherparameter unbrauchbar. Gleiches gilt für die Fehlerkette bei der Sättigung: ein zu schnell aufgebauter Gegendruck kann das Korngerüst sprengen, ein unzureichender führt zu verfälschten Porenwasserdruckantworten. Das Labor arbeitet hier streng nach den Vorgaben des Qualitätsmanagements und ist nach DIN EN ISO/IEC 17025 akkreditiert, um diese Risiken systematisch auszuschließen.

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Anwendbare Normen: DIN EN ISO 17892-8:2018 - Triaxialversuch, DIN EN ISO 17892-9:2018 - Konsolidierte Triaxialversuche mit Wassersättigung, DIN 18137 - Bestimmung der Scherfestigkeit (ergänzend), Eurocode 7 (DIN EN 1997-2) - Geotechnische Erkundung und Untersuchung

Unsere Leistungen

Das geotechnische Labor in Dormagen bietet den Triaxialversuch als Teil eines abgestuften Untersuchungsprogramms an. Je nach Fragestellung werden die Versuche mit weiteren Feld- und Laborversuchen kombiniert.

Triaxialversuch nach DIN EN ISO 17892

Durchführung von konsolidierten, drainierten (CD) und undrainierten (CU) Triaxialversuchen mit Porenwasserdruckmessung an bindigen und nichtbindigen Böden.

Spannungspfad-gesteuerte Versuche

Simulation von Bauphasen (Aushub, Belastung) durch definierte Spannungspfade, um wirklichkeitsnahe Verformungsprognosen zu erstellen.

Bestimmung des Steifemoduls im Triaxialgerät

Zyklische Belastung und lokale Dehnungsmessung mit Miniatur-Wegaufnehmern zur Ermittlung des Verformungsmoduls bei kleinen Dehnungen.

Probenahme und Transport

Entnahme von Sonderproben nach DIN EN ISO 22475-1 in Dormagen und Umgebung, fachgerechter Transport in erschütterungsfreien Boxen ins Labor.

Häufige Fragen

Wann ist ein Triaxialversuch notwendig und wann reicht ein Rahmenscherversuch?

Sobald der Porenwasserdruck eine Rolle spielt oder die Spannungsgeschichte des Bodens komplex ist, führt am Triaxialversuch kein Weg vorbei. In den Auenböden von Dormagen mit hohen Grundwasserständen oder bei überkonsolidiertem Mergel liefert der Rahmenscherversuch oft zu konservative oder unsichere Werte. Der Triaxialversuch erlaubt die Messung des Porenwasserdrucks und die Steuerung der Drainage, was für die effektive Spannungsanalyse nach EC7 zwingend ist.

Welche Probenmenge wird für eine Triaxialversuchsserie benötigt?

Für eine aussagekräftige Serie werden mindestens drei gleichartige Proben aus demselben Horizont benötigt. Bei ungestörten Proben empfehlen wir in Dormagen die Entnahme von Stutzenproben mit 120 mm Durchmesser, damit im Labor genug Material für das Zuschneiden der Prüfkörper auf 100 mm bleibt.

Mit welchen Kosten muss ich für den Triaxialversuch rechnen?

Der Preis für eine Triaxialversuchsserie in Dormagen richtet sich nach dem Aufwand der Probenvorbereitung und der Art der Versuchsdurchführung. Sie liegt typischerweise zwischen €1.470 und €2.210 für eine Serie mit drei Einzelversuchen, abhängig von Konsolidierungsdauer und Sättigungsverfahren.

Wie lange dauert ein Triaxialversuch?

Die reine Versuchsdauer hängt stark von der Durchlässigkeit des Bodens ab. Eine konsolidierte, drainierte Serie an Dormagener Lösslehm kann fünf bis sieben Werktage beanspruchen, weil die Konsolidierungsphase bei geringer Durchlässigkeit viel Zeit in Anspruch nimmt. Undrainierte Versuche sind entsprechend schneller.

Abdeckung in Dormagen