DE4241011A1

DE4241011A1 - Verfahren zur dynamischen Untergrundsondierung

Info

Publication number: DE4241011A1
Application number: DE19924241011
Authority: DE
Inventors: Eugen Dipl Ing Boesinger; Gerd Prof Dr Ing Gudehus; Gerhard Dr Ing Huber
Original assignee: BOESINGER EUGEN DIPL ING FH
Current assignee: BOESINGER EUGEN DIPL ING FH
Priority date: 1992-12-05
Filing date: 1992-12-05
Publication date: 1994-06-09

Description

Das aus Novosibirsk stammende pneumatische Bodendurchschlaggerät, in Deutschland Erd rakete genannt, ist als Gerät zum Vortreiben, Durchziehen oder Splitten von Rohren be kannt und in zahlreichen Varianten patentrechtlich geschützt. Neu ist der Hauptgedanke dieser Erfindung, dieses Gerät mit Hilfe begleitender Messungen als dynamische Sonde zu verwenden. Wenn nicht nur die übliche Vortriebsleistung registriert wird, erhält man nützliche Informationen über den durchfahrenen Untergrund mit relativ geringem Aufwand. Die Erdrakete, deren Bauweise im einzelnen grundsätzlich beliebig ist, zieht ein Schutz rohr und Meßaufnehmer an verschiedenen Stellen nach (Fig. 1). Funktion und Zweck der Meßaufnehmer werden im folgenden beschrieben, während ihre technische Realisierung nicht Gegenstand dieser Erfindung ist.

Vortriebsweg und -geschwindigkeit werden zweckmäßig an einer nicht in den Untergrund eingedrungenen Stelle des Schutzrohres (1) gemessen. Gemessen und registriert wird insbe sondere die Fluktuation der Vortriebsgeschwindigkeit. Wenn der Vortrieb in einem nichtbin digen Boden stattfindet, läßt sich aus dem Geschwindigkeitsverlauf der Spitzenwiderstand und die Mantelreibung berechnen. Aus diesen Größen läßt sich direkt der dynamische Vortrieb eines anderen Fremdkörpers mit irgendeinem Antrieb (vibrierend oder schlagend) berechnen. Aus dem Spitzenwiderstand ergibt sich - ebenso wie bei einer konventionellen Rammsondierung - näherungsweise die Lagerungsdichte des Bodens. Mit geringerer Zu verlässigkeit erhält man auch die Konsistenzzahl eines bindigen Bodens. Fluktuationen der Vortriebsgeschwindigkeit zeigen in erster Linie Fluktuationen des Spitzenwiderstandes an, aber auch eventuelle Unregelmäßigkeiten der Gerätefunktion.

Der Luftdruck wird in der die Luft zuführenden Leitung gemessen (2). Sein Mittelwert zeigt in Verbindung mit der Schlagfrequenz die Funktionstüchtigkeit des Gerätes an, so lange die diesbezügliche Gerätekennlinie eingehalten ist. Fluktuationen des Luftdrucks zeigen nicht nur die Schlagfrequenz, sondern auch charakteristische weitere Harmonische an. Daraus ist zunächst zu erkennen, ob die Erdrakete planmäßig vor- oder zurückfährt. Aus dem Spektrum ist außerdem zu erkennen, ob und inwieweit durch den Untergrund zusätzliche Schwingungen erzeugt werden. Art und Ausmaß elastischer Schwingungsanteile zeigen stärker kohäsive Bereiche - bis hin zu harten Hindernissen - an. Die Unterdrückung hoher Frequenzanteile kann eine größere viskose Dämpfung anzeigen. Damit können bin dige und nichtbindige Untergrundbereiche auch bei gleicher Vortriebsgeschwindigkeit und Lage unterschieden werden, und auch Hindernisse lassen sich differenzieren (z. B. Holz oder Beton).

Der Porenwasserdruck des durchfahrenen Untergrundes ist möglichst nahe der Spitze zu beobachten (3). Es genügt, wenn ein Kanal mit geringem Querschnitt zur Spitze führt und in ihm an weniger stark erschütterter Stelle Wasserdruck gemessen wird. Die Meßdaten zeigen zunächst an, ob gesättigter Boden erreicht wird und inwieweit der mittlere Poren wasserdruck ansteigt. Beim Stillstand der Rakete hat man somit bereits ein Piezometer. Beim Vortrieb zeigt die Entwicklung des mittleren Porenwasserdrucks an, ob der Boden fein- oder grobkörnig ist. Darüber hinaus zeigen Fluktuationen des Porenwasserdrucks an, ob ein gesättigter durchfahrener Untergrund zur Entwicklung von Porenwasserüberdrücken infolge dynamischer Beanspruchung neigt.

Das erfindungsgemäße Verfahren liefert vielseitig nutzbare Auskünfte über den durchfahre nen Untergrund mit relativ geringem Aufwand bei einem sehr weiten Spektrum möglicher Einsatzbedingungen. Ausgeschlossen ist der Vortrieb nur bei sehr harten Schichten oder Einschlüssen. Wegen des geringen Platzbedarfs kann das Gerät auch von einem beengten Zugangsort aus - z. B. nahe einem Gebäude oder in einer Grube - angesetzt werden. Die Vortriebsrichtung ist beliebig. Die gewonnenen Untergrunddaten sind genauer und diffe renzierter als bei den anderen heute verfügbaren dynamischen Sondierungsverfahren. Sie helfen allgemein bei der geotechnischen Beurteilung des Untergrundes, insbesondere aber bei der Prognose und Kontrolle beliebiger dynamischer Penetrationsvorgänge. Auch zur weiteren Entwicklung der Erdrakete wird das erfindungsgemäße Verfahren beitragen.

Claims

1. Verfahren zur Sondierung beliebigen Untergrundes mit Hilfe eines pneumatischen Durch schlaggerätes, dadurch gekennzeichnet, daß Vortrieb, Luftdruck und Porenwasserdruck sowie deren Fluktuationen gemessen, regi striert und ausgewertet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vortrieb an irgendeiner Stelle an dem vom Durchschlaggerät mitgeführten Schutzrohr gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluktuationen der Vortriebsgeschwindigkeit an irgendeiner Stelle des Führungsrohres gemessen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftdruck an irgendeiner Stelle an der luftzuführenden Leitung gemessen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluktuationen des Luftdrucks an irgendeiner Stelle der Zuführungsleitung gemessen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Porenwasserdruck des durchörterten Untergrundes an der Spitze mit Hilfe einer zu dieser führenden Leitung gemessen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluktuationen des Porenwasserdruckes an irgendeiner Stelle des zur Spitze führenden Kanals gemessen werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß daß als Sonde benutzte Durchschlaggerät den zu untersuchenden Untergrund mit belie biger Neigung durchörtert.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Sonde von beliebigen Stellen am oder im Untergrund aus angesetzt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Sonde in beliebigem Untergrund zum Einsatz kommt.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gemessene Vortrieb quantitative Hinweise auf die Dichte eines nichtbindigen oder die Konsistenz eines bindigen durchfahrenen Untergrundes liefert.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vortriebsleistung quantitative Untergrunddaten für die Prognose einer dynamischen Penetration beliebiger Querschnitte mit beliebigen Geräten liefert.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßdaten Auskunft über die Funktionstüchtigkeit des als Sonde benutzten Vortriebs gerätes liefern.

14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßdaten Auskunft über Lage und Beschaffenheit harter Hindernisse liefern.

15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßdaten Auskünfte über die Zähigkeit und die Wellenabstrahlung des durchfahrenen Untergrundes liefern.

16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßdaten Auskünfte über die Tendenz des Untergrundes zur Entwicklung von Poren wasserüberdrücken liefern.