Dreiaxialgerät


Dreiaxialgerät

Das Triaxialgerät (Dreiaxialgerät) ist ein Versuchsgerät eines bodenmechanischen Labors, mit dem die Scherparameter (Kohäsion c und Reibungswinkel phi) einer Bodenprobe ermittelt werden können. Die Versuchsdurchführung ist in der DIN 18137, Teil 2 genau festgelegt.

Es ist ein zylindrisches Gerät, in das eine Bodenprobe (die möglichst ungestört aus einem Bohrkern entnommen wird) eingesetzt wird. Oben hat das Gerät einen Druckstempel, der auf die Bodenprobe drückt, und seitlich wird sie von einem größeren Zylinder umhüllt, der mit einer Flüssigkeit (oder Druckluft) gefüllt ist. Die Bodenprobe ist mit einem Gummistrumpf so abgedichtet, dass die Flüssigkeit nicht eindringen kann. Oben und unten sind Filtersteine, die Wasser aus der Probe entweichen lassen können.

Beim Versuch wird die Probe seitlich und zentrisch mit Druck belastet, bis sie bricht. Zuerst wird ein horizontaler Druck aufgebracht, dann wird mit dem Druckstempel ein vertikaler Druck erzeugt. Beide Spannungen werden gemessen und können auch variiert werden. Außerdem wird die Zusammendrückung gemessen. Typisch für den Bruchzustand ist, dass die Probe auf einer oder mehreren schrägen Flächen abschert.

Aus den Spannungsverhältnissen beim Bruch berechnet man dann die Scherparameter. Hierzu dienen die Mohr'schen Spannungskreise, von denen jeder Versuch einen Kreis liefert. Die Ergebnisse mehrerer Versuche trägt man in ein Diagramm mit Druckspannungen und Schubspannungen ein, und zeichnet die einhüllende Gerade der Bruchkreise (die Schergerade), an der man direkt die Scherparameter ablesen kann.

Die Scherparameter braucht man bei der Standsicherheitsberechnung von Böschungen, Fundamenten und Bauwerken, die auf Böden gegründet werden.

Je nachdem, ob man während des Versuches und während des Bruches zulässt, dass das Wasser entweichen kann oder nicht und wie schnell man die Probe belastet, gibt es Varianten für die Scherversuche mit dem Triaxialgerät:

  • Konsolidierter, drainierter Versuch (CD-Versuch)
  • Konsolidierter, undrainierter Versuch (CU-Versuch)
  • Unkonsolidierter, undrainierter Versuch (UU-Versuch)

In der Natur können alle diese Verhältnisse vorkommen, und deshalb muss man den Versuch so durchführen, wie er am besten die Natur und den Bauzustand wiedergibt. Die resultierenden Scherparameter sind dementsprechend verschieden.

Das Triaxialgerät heiß so, weil von allen drei Seiten Druck auf die Probe aufgebracht wird. Der Versuch heißt deshalb auch dreiaxialer Druckversuch oder triaxialer Kompressionsversuch. Wenn der seitliche Druck ganz weggelassen wird, handelt es sich um einen einachsialen Druckversuch mit unbehinderter Seitendehnung, den sogenannten Zylinderdruckversuch.

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Siehe auch: Rahmenschergerät, Kastenschergerät, Kreisringschergerät, Bodenmechanik


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