Bodenmechanik widmet sich Beschaffenheit und Zustand des Bodens

In der Bodenmechanik setzen wir uns mit den physikalischen Eigenschaften des Bodens auseinander. Wichtig ist hier beispielsweise, wie sich der Boden im Detail zusammensetzt. Die Bodeneigenschaften werden unter dem Gesichtspunkt beleuchtet, dass dieser als Baugrund dient. Anhand von Analysen und Berechnungen ermitteln wir im Voraus, wie sich der Boden schließlich sowohl mittel- als auch langfristig als Baugrund verhalten wird. Die Bodenmechanik ist das Gegenstück zur Felsmechanik.

Im Fokus stehen hier die Bewegungen sowie Kräfte, die innerhalb von Lockergesteinen und Erdstoffen herrschen. Diese ändern sich signifikant, sobald Bauwerke ins Spiel kommen. Wir analysieren daher sowohl die Kräfte im Grund- als auch im Erdbau. Entscheidend ist bei der Bodenmechanik weiterhin, wie die Kräfte in den Boden abgeleitet werden, die aus der Bauwerkstatik stammen.

Schon seit Jahrhunderten setzen sich Wissenschaftler mit der Bodenmechanik und der Beschaffenheit des Bodens auseinander. Bereits 1773 hat Charles Augustin de Coulomb eine erste mathematische Theorie aufgestellt, die sich sowohl mit Bewegungen als auch mit den Kräften des Bodens auseinandersetzte.

Bodenmechanik berücksichtigt verschiedene Teilgebiete

In der Bodenmechanik, die Teilbereich der Bodenkunde ist, werden unterschiedliche Teilgebiete aufgearbeitet. Dazu gehört beispielsweise die Bodenklassifizierung. Weiterhin erforschen wir die mechanischen Eigenschaften, die ein Boden in einem bestimmten Areal vorzuweisen hat. Hierfür greifen wir auf etablierte Prüfmethoden zurück.

Überblick über die Prüfmethoden in der Bodenmechanik

Viele Prüfmethoden finden in speziellen bodenmechanischen Laboren statt. Hier stehen spezielle Versuchsgeräte zur Ermittlung der wichtigsten Eigenschaften zur Verfügung. Berechnet werden unter anderem:

  • Dichte
  • Korngrößenverteilung
  • Fließgrenze
  • Konsistenz
  • Ausrollgrenze
  • Schrumpfgrenze
  • Porenanteil
  • Wassergehalt
  • Proctordichte

Spezielle Laborprüfgeräte sind dazu in der Lage, die Scherfestigkeit der jeweils eingereichten Bodenproben zu ermitteln. Ein solches Prüfgerät ist das Triaxialgerät. Mit dem Ödometer kann dagegen beispielsweise die Verformbarkeit gemessen werden.

Gerade auf Baustellen ist die Bodenmechanik besonderen Herausforderungen ausgesetzt. Um diese zu erfüllen, finden spezielle Geräte Anwendung, die eine Kontrolle und Überprüfung vor Ort zulassen. Typische Analysegeräte, die auf den Baustellen vor Ort eingesetzt werden sind:

  • Stechzylinder
  • Penetrometer
  • Rammkernsonden
  • Rammsonden
  • Plattendruckgeräte

Mehrphasigkeit des Bodens

Die Bodenmechanik setzt sich zwangsläufig mit der Mehrphasigkeit des Bodens auseinander. Jeder Boden besteht aus mehreren Schichten, die zum einen für die Festigkeit und zum anderen für die jeweiligen Eigenschaften von Bedeutung sind. Das Korngefüge beeinflusst die Eigenschaften der Bodenphasen. Es ist fest. In den Poren kann sich Wasser und Luft sammeln, sodass die Eigenschaften des Bodens wandelbar sind. Bei der Bodenmechanik geht es unter anderem darum die Wechselwirkungen zu beschreiben, die die drei Bodenphasen (fest, flüssig und gasförmig) haben.

Aufgrund der Wechselwirkung zwischen diesen drei Phasen entstehen verschiedene sogenannte bodenmechanische Phänomene. Neben dem statistischen Auftrieb müssen hier die Kapillarität und die Durchlässigkeit berücksichtigt werden. Boden kann seinen Zustand ändern. Entscheidend sind hier die Phasenanteile. Dadurch ist der Bodenzustand angefangen von fest bis hin zu flüssig variabel.

KATI GmbH & Co KG