Zeitabhängige effektive Scherfestigkeit am Beispiel überkonsolidierter Böden aus dem Tagebau Amsdorf

Abstract

In dieser Arbeit wurden 4 Böden aus dem Tagebau Amsdorf (Rupelton, Braunkohlenton, Braunkohlenschluff, Kippe) hinsichtlich ihres zeitabhängigen Scherverhaltens im direkten Scherversuch untersucht. Versuche mit sprunghafter Änderung der Schergeschwindigkeit bestätigen die aus Triaxialversuchen bekannte Abhängigkeit des Scherwiderstands von der Schergeschwindigkeit. Es zeigt sich jedoch nur beim Braunkohlenton ein reines Isotachen-Verhalten, bei dem jeder Schergeschwindigkeit eine kennzeichnende Scherwiderstandslinie zugeordnet ist. Bei den anderen Böden wird die Änderung des Scherwiderstands ab dem Grenzzustand durch eine entgegenwirkende Verfestigung bzw. Entfestigung zumindest teilweise wieder kompensiert. Außerdem nimmt die Viskosität mit dem Scherweg ab. Anhand von Relaxationsversuchen wurden die Scherparameter ohne viskosen Scherwiderstand abgeschätzt. Dabei nehmen sowohl Kohäsion als auch Reibungswinkel ab. Aufgrund der festgestellten Alterung der Scherfuge ist davon auszugehen, dass die Abnahme zu einem gewissen Teil durch eine zeitabhängige Verfestigung kompensiert wird.

In this work, 4 soils from the Amsdorf open pit mine (Rupel Clay, Lignite Clay, Lignite Silt, mine dump) were investigated with respect to their time-dependent shear behavior in direct shear tests. Tests with abrupt changes in shear rate confirm the dependence of shear resistance on shear rate known from triaxial tests. However, only the Lignite clay shows a pure isotach behavior, where each shear rate is associated with a characteristic shear resistance curve. In the other soils, the change in shear resistance from the limit state is at least partially compensated by counteracting hardening or softening. In addition, the viscosity decreases with shear strain. Relaxation tests were used to estimate the shear parameters without viscous shear resistance. Thereby, both cohesion and friction angle decrease. Due to the observed aging effect, it can be assumed that the decrease is compensated to a certain extent by a time-dependent hardening.