Fachthemen DOI: 10.1002/gete.201100015
Christian Koepke Fokke Saathoff
Charakteristische Bodenkennwerte der Torfe und Mudden Mecklenburg-Vorpommerns zur Berechnung von Primärsetzungen Die Festlegung charakteristischer Bodenkennwerte organischer Böden ist nach wie vor mit großen Unsicherheiten behaftet, da dabei u. a. auch der erhebliche Einfluss des veränderlichen äußeren Spannungszustandes berücksichtigt werden muss. Auf Grundlage durchgeführter eindimensionaler Kompressionsversuche und Durchströmungsversuche an Torfen und Mudden Mecklenburg-Vorpommerns wurden daher Korrelationen der für analytische Berechnungen notwendigen Bodenkennwerte zu den relativ einfach zu bestimmenden Bezugsparametern Wassergehalt und Porenzahl ermittelt. Dabei fand die spannungsabhängige Formulierung des Steifemoduls nach OHDE Berücksichtigung. Für die Ermittlung des spannungsabhängigen Wasserdurchlässigkeitsbeiwerts wurde durch die Verfasser ein analoger Ansatz formuliert. Die ermittelten Korrelationen wurden mit vorliegenden Literaturangaben verglichen und anhand baubegleitend durchgeführter Messungen validiert. Zum jetzigen Kenntnisstand können die Korrelationen als plausibel und für bautechnische Zwecke hinreichend genau eingestuft werden. Eine Anwendung und Überprüfung der Ergebnisse im Rahmen künftiger Bauvorhaben wäre aus Sicht der Verfasser wünschenswert. Characteristic soil parameters of peat and mud of MecklenburgWestern Pomerania for the calculation of primary settlements. The specification of characteristic soil parameters for organic soils is still tainted with uncertainties because among other things the influence of the changing stress level of the surrounding soil has to be taken into account. Therefore one-dimensional compression tests and flow tests were carried out for the peats and muds of Mecklenburg-Western Pomerania. Based on the test results correlations for the characteristic soil parameters for the calculation of primary settlements were formulated that refer to the water content and the void ratio. In regard of the stress-dependency of the oedometric modulus the formulation of OHDE was used. For the coefficient of water permeability a similar formulation was determined by the authors. The correlations were compared to literature and validated by field measurements. According to the current state of knowledge the correlations can be considered plausible and accurate for geotechnical design. The results should be used and revised within upcoming projects.
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Einleitung
Dem Bauen auf organischen Böden kommt in Mecklenburg-Vorpommern aufgrund des hohen Anteils an Moorstandorten eine besondere Bedeutung zu. In bautechni-
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scher Hinsicht sind organische Böden als besonders anspruchsvoll einzustufen, da diese im Vergleich zu mineralischen Böden eine sehr hohe Kompressibilität aufweisen und die Verformungsvorgänge aufgrund der geringen Wasserdurchlässigkeit und des ausgeprägten Kriechverhaltens organischer Böden große Zeiträume in Anspruch nehmen. Darüber hinaus ändern sich sowohl die Bodensteifigkeit als auch die Wasserdurchlässigkeit in Abhängigkeit des äußeren Spannungszustandes sehr deutlich. Ziel der durchgeführten Untersuchungen war es daher, geeignete Korrelationen zu ermitteln, die eine verlässliche Ermittlung der für die Berechnung von Primärsetzungen notwendigen charakteristischen Bodenkennwerte anhand einfach zu bestimmender Bodenparameter erlauben.
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Untersuchungsgegenstand
In Mecklenburg-Vorpommern treten sowohl Mudden als auch Torfe auf. Bei Mudden handelt es sich um organisch durchsetzte Sedimente, die im Bereich von stehenden bis langsam fließenden Süß- und Brackwassern unter Wasser abgelagert wurden. Bodenkundlich entsprechen die Mudden den subhydrischen Böden und werden entsprechend deren Genese und deren Eigenschaften als Dy, Sapropel oder Gyttja bezeichnet. Die Mudden lassen sich nach [8] entsprechend des enthaltenen Anteils an organischer Substanz sowie des Kalkgehaltes weiter in – Kalkmudde (Kalkgehalt ≥ 30 %), – Silikatmudde (Kalkgehalt < 30 %, Glühverlust ≤ 30 %), – Organomudde (Kalkgehalt < 30 %, Glühverlust > 30 %) unterteilen. Ca. 75 % der untersuchten Muddeproben aus Mecklenburg-Vorpommern sind den Silikatmudden zuzurechnen, der Anteil der Kalkmudden beträgt ca. 20 % und der Anteil der Organomudden ca. 5 %. Bei Torfen handelt es sich im Gegensatz zu Mudden nicht um Sedimente, sondern um an Ort und Stelle aufgewachsene Substrate aus abgestorbenen Pflanzenresten. Bodenkundlich bilden die Torfe eine eigene Klasse, die sogenannten Moorböden. Moorböden mit Gehalten an org. Substanz < 30 % werden nach [8] als Moorerden oder als Anmoor bzw. Antorf bezeichnet. Bei den durchgeführten Untersuchungen wurden auch Antorfe einbezogen. Torfe enthalten im Gegensatz zu Mudden einen wesentlich höheren Anteil an verholzten Gerüststoffen (Lignin). In Abhängigkeit des Ligningehaltes der Pflanzenausgangsstoffe sowie in Abhän-
© 2013 Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin · geotechnik 36 (2013), Heft 1