Laboruntersuchungen zum Verformungsverhalten saalekaltzeitlicher Geschiebemergel

Abstract

Das Verformungsverhalten saalekaltzeitlicher Geschiebemergel aus dem Raum Halle-Leipzig-Bitterfeld ist bestimmt durch die ehemalige Eisauflast und deren Rückgang, also den heute noch überkonsolidierten Zustand dieser überwiegend feinkörnigen Sedimente (nach DIN 18196: TL oder ST*), die in weicher bis halbfester Konsistenz großflächig vorkommen und als Baugrund genutzt werden. Das Ergebnis von Setzungsprognosen in diesem Baugrund hängt maßgeblich von den spannungsabhängig anzunehmenden Steifemodulen ab. Kompressions- und Triaxialversuche wurden zur Bestimmung von Erst- und Wiederbelastungsmodulen und zur Charakterisierung des Verformungsverhaltens eingesetzt. Daraus ist abzuleiten, dass die Vorkonsolidierungsspannung zwar überwiegend >800 kN/m2 betragen haben muss, dass aber bis heute im hier betrachteten oberflächennahen Bereich (bis ca. 1,5 m u. G.) eine sehr weitgehende Entspannung stattgefunden hat. Die enge Korrelation zwischen Porosität und aktuellem Wassergehalt bei zugleich hohem Sättigungsgrad der Geschiebemergel weist auf einen gleichmäßigen Prozess der Dekonsolidierung hin, der auch durch hohe Verhältniswerte zwischen Wieder- und Erstbelastungsmodulen von drei bis fünf sowie durch wenig ausgeprägte Kurvenknicke im Druck-Setzungsdiagramm bei Erstbelastung zum Ausdruck kommt. Die spannungsunabhängigen Parameter Steifebeiwert ν und Steifeexponent ω, die mittels Potenzfunktion zur Berechnung der Steifemodulen nutzbar sind, korrelieren wiederum gut mit Wassergehalt und Porosität der Proben. Ein ermittelter Zähigkeitsindex Iv um 0,031 als Ausdruck des geschwindigkeitsabhängigen Verformungsverhaltens weist auf die Wirksamkeit des Tonanteils für das heutige Verformungsverhalten dieser eiszeitlichen Ablagerungen hin.

Deformation behavior of till sediments from Saaleian ice age in the region of Halle-Leipzig-Bitterfeld may be controlled by the former ice load and their reduction, i.e. the today even overconsolidated state of this dominantly fine grained sediment (according to DIN 18196: TL or ST*) that appears in wide areas in firm to very stiff consistency and is used as foundation ground. The results of settlement prognoses in this ground depend primarily on the modules of stiffness which have to be assumed as stress dependent. Compressionas well as Triaxialtests were executed to determine deformation modules during first and repeated loading in order to characterize the deformation behavior. From these tests a preconsolidation stress of mostly > 800 kN/m2 is deduced. Nevertheless, in the investigated area and near the surface (up to 1,5 m b. g.) a very well developed deloading process took place. The strong correlation between porosity and recent water content at always high saturation grades in all till samples indicates a regular deconsolidation process, which is also referred to a high proportional number between the modules at reloading and loading of three to five as well as weakly developed buckling in the stress-strain curve at first loading. The stress independent parameters of stiffness coefficient ν and stiffness exponent ω, which are suited to calculate the modules of stiffness, are again well correlated with water content and porosity of the till samples. The determined viscosity index Iv at about 0,031 represents the rate dependence of the deformation behavior and gives hint to the effectiveness of the clay content as important for the actual deformation behavior of this ice age sediment.