Mehrstufige Triaxialversuche bei Lockergesteinsböden : Anwendung in der Laborpraxis und Vergleich mit üblichen Triaxialversuchen

Abstract

Diese Diplomarbeit befasst sich mit der Anwendung der Mehrstufentechnik bei Triaxialversuchen mit Lockergesteinsböden. Ziel ist es, ein automatisiertes Prüfverfahren zu erstellen, mit welchem mehrstufige Triaxialversuche mit verschiedenen Bodenarten durchgeführt werden können. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden anhand der einschlägigen Literatur verschiedene Methoden zur Durchführung des Mehrstufenversuches beleuchtet. Aus diesen Methoden wurde anschließend ein Prüfablauf für die gegenständliche Arbeit definiert, bei welchem zwei verschiedene Abbruchbedingungen für die einzelnen Stufen des Mehrstufenversuches festgelegt wurden. Die ersteAbbruchbedingung unterbricht den Versuch, sobald die maximale Volumenkontraktion erreicht ist. Die zweite Abbruchbedingung wird erfüllt, wenn ein angenäherter Tangentenmodul einen definierten Anfangsmodul unterschreitet. Die beiden Bedingungen werden laufend überprüft und bei Erreichen eines Kriteriums wird die jeweilige Stufe unterbrochen. Um diesen definierten Prüfablauf im Erdbaulabor der TU Wien anzuwenden, wurden mit Probekörpern aus verschiedenen Böden konventionelle und mehrstufige Triaxialversuche durchgeführt. Parallel zu diesen Versuchen wurde eine Prüfvorschrift programmiert, welche der automatisierten Steuerung der Triaxialversuchsanlage dient. Dabei wurde die Prüfvorschrift so programmiert, dass der Schervorgang des mehrstufigen Triaxialversuches bei Erreichen einer Abbruchbedingung gestoppt, das Seitendruckniveau auf die nächste Stufe gehoben und der Versuch wieder fortgesetzt wird. Mit dieser entwickelten Prüfvorschrift wurden einige mehrstufige Triaxialversuche erfolgreich durchgeführt. Es zeigten sich jedoch auch Schwächen, welche anhand weiterer Forschung untersucht werden müssen. In dieser Arbeit wurden mit zwei verschiedenen Böden konventionelle und mehrstufige Triaxialversuche durchgeführt. Der Vergleich der Ergebnisse zwischen den konventionellen und den mehrstufigen Triaxialversuchen zeigte, dass bei Anwendung des Abbruchkriteriums der maximalen Volumenkontraktion vergleichbare Ergebnisse erzielt werden konnten, bei Anwendung des anderen Kriteriums mit dem angenäherten Tangentenmodul jedoch größere Abweichungen vorlagen. Diese Aussagen sind jedoch nur begrenzt aussagekräftig, da jeweils nur ein Versuch durchgeführt wurde. Um diese Aussage zu validieren, bedarf es weiterer Versuche.

This thesis focuses on the application of the multi-stage technique in triaxial tests with soil material. The goal is to develop an automated testing procedure that allows multi-stage triaxial tests to be conducted with various soil types. Different methods for conducting multi-stage tests were reviewed based on relevant literature to achieve this goal. From these methods, a testing procedure was defined for this study, where two different failure criteria were established for the individual stages of the multi-stage test. The first criterion terminates the test when the maximum volumetric contraction is reached. The second criterion is met when the approximated tangent modulus falls below a defined initial modulus. Both conditions are continuously monitored, and the test is interrupted when a criterion is met. Conventional and multi-stage triaxial tests were conducted on specimens made from different soils to apply this defined testing procedure in the geotechnical laboratory at TU Wien. Parallel to these tests, a testing protocol was programmed to automate the control of the triaxial testing machine. The testing protocol was programmed such that the shearing process of the multi-stage triaxial test stops when a failure criterion is reached, the lateral pressure level is raised to the next stage, and the test resumes. Several multi-stage triaxial tests were successfully conducted using the developed testing protocol. However, weaknesses were identified, which need further investigation. In this study, conventional and multi-stage triaxial tests were conducted with two different soils. The comparison of results between the conventional and multi-stage triaxial tests showed that the application of the failure criterion for maximum volumetric contraction led to similar results, while the other criterion led to greater deviations in the results. However, these findings are of limited significance, as only one test was conducted for each soil. Significantly more tests are required to validate these conclusions.