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Geotechnische Charakterisierung des Hamburger

Baugrundes

von Friedrich Kausch

Der Baugrund in Hamburg besteht im wesentlichen aus Lockergesteinen des Quartär. Der sich auf größere Bauwerke im Bereich der Salzstöcke noch auswirkende tiefere Untergrund wird im allgemeinen von tertiären und kreidezeitlichen Schichten aufgebaut. In der Nähe des Salzstockes Langenfelde/Othmarschen sind aufgrund der Hochlage des Salzstockes und damit seiner darüber liegenden Hutgesteine (Gips, Anhydrit und andere) von zum Teil nur wenigen Me-tern unter Gelände Auswirkungen auf oberflächennahe Gründungen nicht auszuschließen. Der zur Verkarstung und Höhlenbildung neigende Gips hat jedoch keine große Ausdehnung, sondern ist zwischen standfesten Sedimenten eingeschlossen. Damit werden einbruchsfähige Hohlräume zwar nicht ausgeschlossen, ihre Stabilität ist aber ungleich höher als bei einem massereichen Hut-gips. Im Bereich des Salzstockes sind eine Reihe von Erdfällen mit Durchmessern von 10 bis 100 m und bis zu 25 Metern Tiefe nachgewiesen worden. Das bekannteste Beispiel ist der Bahrenfelder See. Die meisten Erdfälle sind sehr alt. In der Nähe des Allgemeinen Krankenhauses Altona wur-de ein 12 m tiefer Erdfall untersucht, dessen älteste Ablagerungen aus der Eemwarmzeit (ca. 50000 Jahre) stammen. Die Absenkungsgeschwindigkeit solcher Erdfälle beträgt bis zu 3,5 mm/a. Zwischen 1929 und 1963 wurden lokal "Einsturzbeben" registriert. Dabei dürfte es sich um Ein-stürze kleinerer Hohlräume in Tiefen zwischen 30 und 100 m gehandelt haben, die sich nicht mehr zur Oberfläche durchgepaust haben. Das letzte große Einsturzbeben ereignete sich am 8.4.2001. Der Salzstock Reitbrook hat wegen seiner Tiefenlage (ca. 800 m) keinen Einfluss auf den oberflä-chennahen Baugrund. Nach der Baugrundbeschaffenheit lässt sich das Hamburger Gebiet in drei geologisch un-terschiedliche Bereiche gliedern: • Die Geest nördlich der Elbe ist aus wechsellagernden Grundmoränen (Geschiebelehm,

Geschiebemergel), Beckensedimenten und Schmelzwassersanden aufgebaut, die in der Regel einen gut tragfähigen Baugrund darstellen. Im Bereich alter Entwässerungssyste-me wurden während der Eem-Warmzeit Hohlformen zum Teil mit mächtigen verfor-

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mungsempfindlichen Böden wie Torfen und Mudden (organischer Schluff) verfüllt, die in der Regel ungünstige Baugrundeigenschaften aufweisen.

• Die Ablagerungen der Elbeniederung bestehen aus verformungsempfindlichen, holozä-nen Bodenarten wie Klei (toniger, humoser Schluff), organogenen Altwasserablagerun-gen wie Schlick und Mudde (organischer Schluff) und aus sedentär gebildetem Torf. In der südlich der Elbe gelegenen Elbmarsch überdeckt und/oder ersetzt Klei den Torf des weiter südlich anstehenden Geestrandmoores. Oberhalb des Grundwasserspiegels kann der Klei eine steife Konsistenz, darunter eine überwiegend breiige bis weiche Konsistenz aufweisen. Torfe, Grobdetritusmudden und Mudden können mit fließendem Übergang auftreten. Die Mächtigkeit dieser Bodenarten schwankt zwischen wenigen Dezimetern und bis zu 10 Metern. Sie werden z.T. von Sandschichten unterbrochen. In größerer Tiefe können spätglaziale Basistorfe und Basismudden auftreten. Die Weichschichten sind vor allem in den bebauten Bereichen durch mehrere Meter mächtige Auffüllungen bedeckt. Im Liegenden stehen in der Regel gut tragfähige Sande an.

• Die Geest südlich der Elbe ist dagegen aus bis zu 80 m mächtigen Schmelzwassersanden aufgebaut, über denen örtlich Sandlöß (Flottsande und Flottlehm) ansteht. Geschiebe-lehm und Geschiebemergel sind im südöstlichen Bereich anzutreffen.

Auffüllung Es handelt sich um Mischböden aus Sand, Schluff, organischen Beimengungen, Bauschutt etc. Diese Böden sind sehr heterogen zusammengesetzt und überwiegend locker gelagert. In Indust-riegebieten sind sie teilweise kontaminiert.

Kennwerte Auffüllung Feuchtraumwichte γ (kN/m³), lockere Lagerung 16 Feuchtraumwichte γ (kN/m³), dichte Lagerung 18

Reibungswinkel φ´(°), lockere Lagerung 27,5 Kohäsion c´ (kN/m²), lockere Lagerung 0 Reibungswinkel φ´(°), dichte Lagerung 32,5 Kohäsion c´ (kN/m²), dichte Lagerung 0

Steifemodul E (MN/m²), lockere Lagerung 5 - 20 Steifemodul E (MN/m²), dichte Lagerung 20 - 40

Tab. 1: Kalkulatorische, geotechnische Kennwerte der Auffüllungen

Als Weichschichten werden die in der Elbmarsch und deren Randmoorbereichen anstehenden Bodenarten zusammengefasst. Sie sind aus baugrundtechnischer Sicht in der Regel außerordent-lich problematisch. Bei bautechnischen Entwürfen wird eine möglichst genaue Definition der geo-

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technischen Eigenschaften erforderlich. Der Begriff Weichschichten umfasst Bodenarten wie Schlick, Mudde Torf und Klei, aber auch die eemzeitlichen Torfe, Mudden und Kalkmudden, die ein vergleichbares Verhalten aufweisen. Abb. 1: Tiefenverteilung der Weichschichten und deren Wassergehalte

Schlick ist ein feinkörniges, schlammartiges Sediment in Gewässern jeder Art mit viel organo-gener Substanz. Typisch ist eine breiig-weiche Konsistenz. Im Bereich der Elbe, der Kanäle und der Hafenbecken ist Schlick – im Gegensatz zur Mudde – anthropogen beeinflusst (Muschelschill, Holz, Schwefeleisen, Vivianit). Torfe sind in nährstoffarmen Standorten mit hohem Grundwasserstand sedentär entstanden, sie untergliedern sich in Niedermoor-, Übergangsmoor- und Hochmoortorfe unterschiedlicher Zerset-zungsgrade, im allgemeinen mehr als 30% organische Substanz, welche aus pflanzlichen Mikro- und Makroresten und kolloidalen Huminstoffen in wechselnden Anteilen besteht.

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5

Wassergehalt (1)

TorfMuddeKleiSandmudde

0

2

8

10

12

14

16

18

6

20

4

Tief

e (m

)

6,30,063 0,630,0063

(%)

KiesSandSchluffTon

fein mittel grob fein mittel grob mittelfein

0,020,002 0,2 2 2010,001 0,01 0,1 10

Korngröße (mm)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

4

Abb. 2: Korngrößenverteilung der Mudden

Mudden sind in stehenden Gewässern abgelagerte limnische Sedimente, gekennzeichnet durch das Vorhandensein von Süßwasserdiatomeen und verschleppten brackischen Diatomeen. Sie glie-dern sich in Abhängigkeit von der Kornverteilung in Tonmudden, Schluffmudden und Sandmud-den. In Abhängigkeit von der organischen Substanz werden im Elbtal noch Detritus- und Grob-detritusmudde unterschieden. Klei ist ein im Elbeästuar unter marinen und brackischen Bedingungen abgelagertes Gezeitense-diment. Er ist gekennzeichnet durch Ausscheidungsprodukte der marinen und brackischen Fauna und Flora (u.a. brackische und marine Diatomeen) und sowohl hinsichtlich der Kornverteilung als auch hinsichtlich der organischen Bestandteile sehr unterschiedlich ausgebildet. Abb. 3: Korngrößenverteilung Klei

Nach DIN 18 300 ist der Klei in die Bodenklasse 2 bzw. 4 - fließender bzw. mittelschwer lösbarer Boden - und nach DIN ISO 14688 als OU bzw. als OT einzustufen. Torfe, Mudden und Schlick gehören in die Bodenklasse 2. Nach DIN ISO 14688 sind sie als HN und HZ bzw. F zu klassifi-zieren. Die wichtigsten kalkulatorischen, geotechnischen Kennwerte der Weichschichten werden in fol-gender Tabelle zusammengefasst:

Kennwerte Mudde und Torf (qh)

Mudde und Torf (qee)

Klei

Feuchtraumwichte γ (kN/m³) 12 - 16 13 - 20 Trockenraumwichte γd

(kN/m³) 2 - 10 6 - 15

Wassergehalt w (%) 50 - 570 40 - 210 20 - 120 Porenanteil n (%) 50 - 90 34 - 75

20

Korngröße (mm)0,0020,001

0

10

20

30

40

50

60

6,30,063 0,630,0063 0,02 0,2 20,01 0,1 10

70

80

(%)

Ton

90

100

KiesSandSchluff


5

Reibungswinkel φcu(°) 8,5 - 24 (15,4) 17 – 25,5 (19,0) 15 - 25 (17,7) Kohäsion ccu (kN/m²) 5 - 32 (15,7) 6 - 40 (11,3) 2,5 - 39 (11,5)

Steifemodul E (MN/m²) σ = 0,1 MN/m², w = 20% 3,5 σ = 0,1 MN/m², w = 400% 0,8

Durchlässigkeit K (m/s) 1,5E-8 bis 6E-11 4E-9 bis 8E-11 2E-9 bis 5E-11

Tab. 2: Grenzwerte und kalkulatorische (..), geotechnische Kennwerte der Weichschichten

Alle diese Bodenarten sind stark verformungsempfindlich und sehr wenig wasserdurchlässig (staunässebildend). Für Böschungen in Einschnitten besteht Rutschungsgefahr. Bei einer Bebau-ung sind stets besondere Gründungsmaßnahmen erforderlich (z.B. Bodenaustausch, Tiefgrün-dung). Bei geringer Mächtigkeit dieser Bodenarten kann für leichtere Bauwerke nach vorausge-hender Setzungsschätzung eine Flachgründung möglich sein. Setzungen können durch Vorbelas-tung in Verbindung mit dem Einbau von Vertikaldräns beschleunigt werden. Bei höheren Auf-schüttungen (Deiche, Dämme) besteht Grundbruchgefahr. Grundwasserabsenkungen bei Baumaßnahmen und Sanierungsmaßnahmen sowie Dränagen und Entwässerungsgräben können zu Setzungen des Geländes und damit zu Schäden an vorhandenen Bauten und an Ver- und Entsorgungsleitungen führen. Das Grundwasser ist aufgrund der Sedi-mentationsbedingungen (Ablagerungen der Sedimente im Wasser, relativ geringer Konsolidie-rungsgrad infolge Auftrieb) ungespannt oder allenfalls halbgespannt. Wassergehalt und organische Substanz sind für diese Bodenarten prägende Faktoren. Glühverlust Vgl. Größenordnungsmäßig bestimmt er den Anteil an organischer Substanz. Da bei einer Glühtempe-ratur oberhalb 500°C auch Kristallwasser und anorganischer Kohlenstoff aus Kalziumkarbonat (fic) verlustig geht, wird häufig, u.a. für Prognoserechnungen zur Verlagerung organischer Schad-stoffe, die Bestimmung des effektiven Gehaltes an Organischem Kohlenstoff (foc/corg.)

erforderlich. Er kann mit dem Carmhographen nach Wösterhoff ermittelt werden. Den Abb. 4 und

5 ist der statistische Zusammenhang zwischen Gehalt an organischem Kohlenstoff und Glühver-

lust zu entnehmen. Er ist aus dem Glühverlust gemäß

foc = e 1,14 ln(Vgl) – 1,45 (%) in Abb. 5

6

abzuleiten. Abweichungen sind systembedingt. Die gemessenen Werte liegen mit N = 75 und r =

0,97 zwischen 0,02 und 46%. Der organische Kohlenstoff hat maßgeblichen Einfluss auf die

Sorption.

Der anorganische Kohlenstoff kann auch aus dem Kalkgehalt (Vca) nach Scheibler gemäß

fic Vca=

8 33,

abgeleitet werden. Aus dem Glühverlust (Vgl) ergibt sich dann der organische Kohlenstoff foc = Vgl – fic. Auf die aufwendigere Labortechnik kann dann verzichtet werden. Abb. 4: Gehalt an organischem Kohlenstoff (foc) im Verhältnis zum Glühverlust

Für die folgende Grafik wurde die doppellogarithmische Auftragung gewählt, damit auch die für die Sorption wichtigen, niedrigen Gehalte an organischem Kohlenstoff (z.B. bei humosen Sanden) erkennbar werden. Abb. 5: Gehalt an organischem Kohlenstoff (foc) im Verhältnis zum Glühverlust

0,01 0,1 1 10 100

Glühverlust Vgl (%)

0,01

0,1

1

10

100

Geh

alt o

rgan

isch

er K

ohl e

nsto

ff f

oc (%

)

Gehalt an org. Kohlenstoff foc (%)Sand (qh)KleiMudde (qh)Torf (qh)Kalkmudde (qee)

foc = e 1,14 ln (Vgl) - 1,45

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80


0

10

20

30

40

50

Geh

alt o

rgan

isch

er K

ohle

nsto

ff C

o rg.

(%)

Gehalt an org. Kohlenstoff (%)KleiMudde (qh)Torf (qh)Kalkmudde (qee)

Corg = e 1,43 ln (Vgl) - 2,23

7

Die Kornwichte γs weicht bei organogenen Bodenarten z.T. erheblich von den üblichen Werten

(26,5 bis 27,0 kN/m³) ab. Sie lässt sich aus dem leichter zu ermittelnden Glühverlust ableiten.

Abb. 6: Kornwichte im Verhältnis zum Glühverlust

Der Wassergehalt w gibt das Verhältnis der Masse mw des im Boden vorhandenen Porenwas-

sers zur Trockenmasse md des Bodens an.

wmm

w

d= 1

Der Porenanteil n ist das Verhältnis des Porenvolumens zum gesamten Bodenvolumen

n d

s= −1

γγ

% .

Er ist nicht zu verwechseln mit dem nutzbaren Porenanteil P* (nutzbare Porosität), der sich aus

dem Porenanteil n abzüglich des Haftwasservolumens nh ergibt.

Der Porenanteil ergibt sich aus dem Wassergehalt gemäß

n = 67,95 + 17,90 ln w (%) auf der Basis von N = 244 Proben, der Korrelationskoeffizient ist r = 0,81 (Güte des Trends).

Die gemessenen Werte liegen zwischen 28,6 und 90%.

Die Porenzahl e ist das Verhältnis des Porenanteiles zum Anteil der Festmasse

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80


12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28K

orn w

icht

e γ s

(kN

/m³)

γs = e 3,298 - 0,00736 Vgl

8

e nn

=−1

1 .

Abb. 7: Porenzahl im Verhältnis zum Wassergehalt

Die Porenzahl kann im Verhältnis zum Wassergehalt gemäß e = e 0,801 + 0,838 ln w (1) auf der Basis von N = 244 Proben ermittelt werden. Der Korrelationskoeffizient ist r = 0,94 (Güte

des Trends). Die gemessenen Werte liegen zwischen 0,4 und 9.

Die Trockenraumwichte γd ist das Verhältnis der Masse des trockenen Bodens md zu dessen

Volumen V

γγ

ddm

V wkN m= =

+13/ .

Die Trockenraumwichte kann im Verhältnis zum Wassergehalt gemäß γd = e 1,91 – 0,74 ln w (kN/m³)

ermittelt werden. Die gemessenen Werte liegen zwischen 2,35 und 14,74 kN/m³ bei N = 133 und

r = 0,88.

Die Feuchtraumwichte γ ist das Verhältnis der Masse des feuchten Bodens mf zu dessen Vo-lumen V.

γ =mV

kN mf / 3

Der statistische Zusammenhang ist

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6

Wassergehalt w (1)

05

101520253035404550556065707580859095

100

Por e

nant

eil

n (%

)

00,511,522,533,544,555,566,577,588,599,510

Porenzahl e (1)

Torf (n) Torf (e)Mudde (n) Mudde (e)Klei (n) Klei (e)Sand-/Schluffmudde (n) Sand-/Schluffmudde (e)Kalkmudde (n) Kalkmudde (e)Weichschichten (n) Weichschichten (e)Schlick (n) Schlick (e)

n = 67,95 + 17,90 ln w

e = e 0,801 + 0,838 ln w

9

γ = e2,645- 0,253 ln w (kN/m³) Die gemessenen Werte liegen zwischen 8,90 und 19,70 kN/m³ bei N = 133 und r = 0,87.

Abb. 8: Trockenraumwichte und Feuchtraumwichte im Verhältnis zum Wassergehalt

Bei mathematischen Transportmodellen wird in der Regel mit dem Volumetrischen Wassergehalt Θ gerechnet; er gibt das Verhältnis des Wasservolumens zum gesamten Bodenvolumen an gemäß

Θ = ⋅γγ

d

ww 1 .

Es wurden daher auch die Zusammenhänge zwischen Porenanteil, Porenzahl, Trockenraumwichte und Feuchtraumwichte zum volumetrischen Wassergehalt ausgewertet.

Abb.9: Porenanteil und Porenzahl im Verhältnis zum volumetrischen Wassergehalt

0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3 3,2 3,4 3,6

Wassergehalt w (1)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

Torf TorfMudde MuddeKlei KleiSand-/Schluffmudde Sand-/SchluffmuddeSchlick SchlickWeichschichten WeichschichtenKalkmudde Kalkmudde

(γ)

Feuc

h tra

umw

ich t

e γ

(kN

/m2 )

Trockenraumw

ichte γd (kN/m

2)

(γ)

(γ)

(γ) (γ)

(γ)

(γd) (γd)

(γd)

(γd)

(γd)

(γd)γ = e 2,645 - 0,253 ln w

γd = e 1,91 - 0,74 ln w

(γ)

(γd)

0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 105

101520253035404550556065707580859095

100

Pore

nant

e il

n (%

)

00,511,522,533,544,555,566,577,588,599,510

Porenzahl e (1)

Torf (n) Torf (e)Mudde (n) Mudde (e)Klei (n) Klei (e)Sand-/Schluffmudde (n) Sand-/Schluffmudde (e)Kalkmudde (n) Kalkmudde (e)Weichschichten (n) Weichschichten (e)Schlick (n) Schlick (e)

n = 1,357 + 98,15 Θ

e = e-2,27 + 4,51 Θ

Volumetrischer Wassergehalt Θ (1)

10

Der statistische Zusammenhang ist n = 1,357 + 98,15 Θ [%]

mit N = 118 und r = 0,96 und den gemessenen Werten 44 und 86% sowie

e = e –2,27 + 4,51 Θ [1],

mit N = 118 und r = 0,90 und den gemessenen Werte 0,78 und 5,9.

Abb. 10: Trockenraumwichte und Feuchtraumwichte im Verhältnis zum volumetrischen Wassergehalt

Der statistische Zusammenhang ist γ = 27,45 – 19,12 Θ [kN/m³] mit N = 132 und r = 0,91 und den gemessenen Werten 10,78 und 19,7% sowie γd = 27,41 – 29,05 w [kN/m³], mit N = 132 und r = 0,95 und den gemessenen Werte 2,73 und 15,05.

Für die Ermittlung spannungsbedingter Verformungen im Untergrund werden spannungsbezoge-

ne Steifemoduln der jeweiligen Bodenart erforderlich. Der Steifemodul ist eine Kennziffer, die

dem Elastizitätsmodul fester Stoffe entspricht, allerdings von der Bodenart, dem Gefüge, der La-

gerungsdichte und bei bindigen Böden vom Wassergehalt abhängig ist.

Der Steifemodul ergibt sich gemäß

h

hEs ΔσΔ

= (kN/m²)

0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 0,90

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26Torf TorfMudde MuddeKlei KleiSand-/Schluffmudde Sand-/SchluffmuddeSchlick SchlickWeichschichten Weichschichten Kalkmudde Kalkmudde

Feuc

htra

umw

icht

e γ

(kN

/m3 )

Trockenraumw

ichte γd (kN/m

3)


γ = 27,45 - 19,12 Θγd = 27,41 − 29,05 Θ

(γ )

(γ )

(γ )(γ )

(γ )

(γd )(γd )

(γd )(γd )

(γd )

(γd )

(γd )(γ )

(γ )

11

und wird mit dem Ödometer ermittelt. Die Ergebnisse einer Vielzahl von Ödometerversuchen

wurden mit dem Wassergehalt korreliert und in folgender Grafik dargestellt:

Abb. 11: Spannungsbezogener Erstbelastungssteifemodul für Weichschichten unterschiedlicher Wassergehalte

Für die Lösung von Grundwasserströmungsgleichungen wird u. a. der spezifische Speicherkoef-fizient Ss benötigt. Er definiert den Speicherterm. Aus dem spezifischen Speicherkoeffizienten kann wiederum durch Multiplikation mit der Diffusivität die vertikale Durchlässigkeit des Sys-tems ermittelt werden. Der Spezifische Speicherkoeffizient Ss ergibt sich gemäß

)m/1(E

gSs IIw ⋅γ

=

aus dem Wiederbelastungsmodul EII, der speziell für repräsentative Proben der Weichschichten mit niedriger Spannung (0,02 MN/m²) ermittelt wurde. Da üblicherweise nur die Erstbelastungs-moduln EI gemäß Abb. 11 vorliegen, muss der Wiederbelastungsmodul hilfsweise über das Stei-femodulverhältnis

E EEv

II

I= ( )1

ermittelt werden. Für Wassergehalte w ≥ 1,0 ist Ev ≈ 6, w = 0,4 - 1,0 ist Ev ≈ 4 und für

10%

0,01 0,1

Spannung (MN/m²)

0,1

1

10

100

Klei, Torf, Mudde

Wassergehalt

0,05

10%

20%

40%60%

100%

200%300%400%

100%

150%

200%

Hafenschlick, sandige Fazies

Stei

fem

odul

E (M

N/m

2 )

12

w ≤ 0,4 ist Ev ≈ 2. Diese spezifischen Speicherkoeffizienten Ss weisen im Verhältnis zum volumetrischen Wasserge-halt einen leicht ansteigenden Trend auf. Die relativ starke Streuung resultiert aus der hilfsweisen Umrechnung über das Steifemodulverhältnis. Unterteilt man die Weichschichten in Klei, Mudde und Torf, dann wird deutlich, dass die spezifi-schen Speicherkoeffizienten für den Klei mit zunehmendem Wassergehalt zwischen 0,002 und 0,006 liegen. Bei Mudden und Torfen ist die Wassergehaltsabhängigkeit geringer, der spezifische Speicherkoeffizient liegt bei einer größeren Streubreite zwischen 0,001 und 0,006.

Abb. 12: Spezifischer Speicherkoeffizient Ss im Verhältnis zum volumetrischen Wassergehalt

von Torf, Mudde und Klei

Der Durchlässigkeitskoeffizient kr ist bei gesättigten Böden und laminarer Strömung der Wert, der sich aus der in der Zeiteinheit durch die Flächeneinheit des Bodens strömende Wassermenge ergibt. Dabei ist die Filtergeschwindigkeit

v qA

=

dem hydraulischen Gefälle

i hL

=ΔΔ

proportional. Mit

k vir =

ergibt sich

k qA t i

m sr =⋅ ⋅Δ

( / ) .

0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1

0

0,005

0,01

0,015

0,02

Spez

ifisc

her S

peic

h erk

oeff

izie

n t S

s (1/

m)

TorfMuddeKleiWeichschichten

Ss = -0,003 + 0,0076 ΘSs = -0,003 + 0,0095 ΘSs = -0,0014 + 0,008 Θ


Ss = 0,00098 + 0,0031 Θ

13

Dabei ist q = Wassermenge

A = Fläche

Δt = Zeiteinheit

i = hydraulisches Gefälle

Bei Weichschichten können durch Konsolidierung unter Auflasten und eine damit verbundene Verminderung des durchströmten Porenraumes erhebliche Veränderungen der hydraulischen Ei-genschaften eintreten. Deshalb müssen vor Versuchsbeginn die zu untersuchenden Proben unter der mittleren Hauptspannung

σ σ σm v v K kN m= + ⋅13

2 02( ) ( / ) mit

σ γV z= ⋅ und K0 1 0 5= − ≈sin ,ϕ konsolidiert werden. Charakteristische Durchlässigkeitswerte für Torfe, Klei, Mudden und Sandmudden sind der Abb. 13 zu entnehmen. In dieser Abb. wurde für zwei repräsentative Mudden und einen repräsentativen Klei die Abnahme der Durchlässigkeit bei gleichem Gefälle und zunehmender Konsolidierung dargestellt. In der Abb. 14 wird dieser Zusammenhang noch einmal verdeutlicht.

Abb. 13: Durchlässigkeitskoeffizienten im Verhältnis zum Porenvolumen

40 50 60 70 80 90 100

Porenvolumen n (%)

1,0E-11

1,0E-10

1,0E-09

1,0E-08

1,0E-07

1,0E-06

1,0E-05

Dur

chlä

ssig

keits

koef

fizie

nt k

(m/s

) Torf (qee)Mudde (qee)Sandmudde (qee)TorfMuddeKleiKalkmuddeSchlick

Abnahme der Durchlässigkeit bei gleichem Gefälle ( i = 30 ) und zunehmender Konsolidierung ( 50 - 400 kN/m² )

Durchlässigkeitswerte bei i = 17 - 33

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420

Konsolidierungsspannung (kN/m²)

1,0E-11

1,0E-10

1,0E-09

1,0E-08

1,0E-07

Dur

chlä

ssig

keits

koef

fizie

nt k

(m/s

) Klei, Hydraulisches Gefälle i = 30 Mudde, Hydraulisches Gefälle i = 30Mudde, Hydraulisches Gefälle i = 30Torf, Hydraulisches Gefälle i = 5 - 20Mudde, Hydraulisches Gefälle i = 5 - 20Mudde, Hydraulisches Gefälle i = 30, Sättigungsdruck 600kN/m²Mudde, Hydraulisches Gefälle i = 30, Sättigungsdruck 600kN/m²Klei, Hydraulisches Gefälle i = 30, Sättigungsdruck 600kN/m²

14

Abb. 14: Durchlässigkeitskoeffizienten in Abhängigkeit von der Konsolidierungsspannung

Abb. 15: Durchlässigkeitskoeffizient in Abhängigkeit vom hydraulischen Gefälle

Im Gegensatz zu Äußerungen anderer Autoren (Schildknecht und Schneider 1987) zeigt sich in der Abb.19 eine deutliche Abhängigkeit der Durchlässigkeit vom hydraulischen Gefälle. Die Ursache ist vermutlich in der gefälleabhängigen Konsolidierung zu suchen, da sich bei den sehr verformungsempfindlichen Weichschichten nach der Gradientenerhöhung jeweils ein neues Gleichgewicht einstellen muss. Beispielsweise wird die bereits aktivierte Konsolidierungsspan-nung von 275 kN/m² durch eine Gradientenerhöhung von 160 kN/m² auf 435 kN/m² erhöht. Die wirksame Spannung σ´= σ - u ist 435 kN/m² - 275 kN/m² = 160 kN/m² oben und 435 kN/m² - 435 kN/m² = 0 kN/m² unten mit der Wirkung einer teilweisen weiteren Konsolidierung. Das dabei austretende Wasser verfälscht die Durchlässigkeitskoeffizienten. Maßgeblich ist dieses Phänomen aber nur bei hohen Gradienten, die daher möglichst vermieden werden sollten. Vorteilhaft ist, Wassereintritt und Wasseraustritt parallel zu messen. Bei Übereinstimmung ist der aus dem hydraulischen Gefälle resultierende Konsolidierungsvorgang abgeschlossen. Die Mess-werte sind optimiert. Bei teilgesättigten Böden ist die Durchlässigkeit vom Sättigungsgrad abhängig. Sie wurde an un-terschiedlich verdichteten Böden gemessen. Der Sättigungsgrad ist

( )⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛γ⋅

−γ⋅=

w

sr n

n1ws

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300

Hydraulisches Gefälle i (1)

1,0E-11

1,0E-10

1,0E-09D

urch

l äss

igke

itsk o

effiz

ient

k (m

/s) Klei, Konsolidierungsspannung 276 kN/m²

Mudde, Konsolidierungsspannung 293 kN/m²Torf, Konsolidierungsspannung 291 kN/m²

15

Dabei ergeben sich versuchsbedingt die größten Durchlässigkeiten bei den niedrigen Trocken-raumwichten im „trockenen“ und im „feuchten“ Bereich. Die geringsten Durchlässigkeiten erge-ben sich beim optimalen Wassergehalt (geringster Porenanteil, größte Trockenraumwichte) bzw. gleich danach im „feuchten“ Bereich. Abb. 16: Gemessene Durchlässigkeit in Abhängigkeit vom Sättigungsgrad

Vergleichsweise wurden die rechnerischen Durchlässigkeitskoeffizienten im Verhältnis zum Sät-tigungsgrad ermittelt. Dazu wurden für die untersuchten Proben jeweils die Trockenraumwichten des vergleichbaren Einbaubereich zugrundegelegt und für unterschiedliche Wassergehalte die vo-lumetrischen Wassergehalte ermittelt. Damit wurde der beim üblichen Sedimentationsverhalten nicht auftretende Verdichtungseffekt ausgeschaltet. Nicht berücksichtigt wurden außerdem die beim Einbau deutlich unterhalb des optimalen Wassergehaltes entstehenden Texturen (porenu-nabhängige Strömungswege). Den volumetrischen Wassergehalten θ wurden dann die Wasser-spannungen ψ (cm WS) zugeordnet und mit diesen die Durchlässigkeiten ermittelt. Abb. 17: Rechnerische Durchlässigkeit von Weichschichten und Sanden in Abhängigkeit vom Sättigungsgrad

0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 0,600 0,700 0,800 0,900 1,000 1,100 1,200

Sättigungsgrad Sr (1)

1,0E-11

1,0E-10

1,0E-09

1,0E-08

1,0E-07

Dur

c hlä

ssig

keit s

koef

fizie

n t k

(m/s

)

Klei, natürlich gelagertKlei, unterschiedlich verdichtetKlei, sandig, unterschiedlich verdichtetKlei, sehr sandig, unterschiedlich verdichtet

0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 0,600 0,700 0,800 0,900 1,000 1,100 1,200

Sättigungsgrad Sr (1)

1,0E-12

1,0E-11

1,0E-10

1,0E-09

1,0E-08

1,0E-07

1,0E-06

1,0E-05

1,0E-04

1,0E-03

Dur

c hlä

ssig

kei ts

koef

fizie

n t k

(m/s

)

Klei, gemessene WerteKlei, theoretische WerteKlei, sandig, theoretische WerteKlei, sehr sandig, theoretische WerteSand, theoretische Werte

16

Diese rechnerisch ermittelten Durchlässigkeitskurven steigen mit zunehmendem Sättigungsgrad, wie es für teilgesättigte, natürliche Böden zu erwarten ist. Allerdings liegen die Ergebnisse im ge-sättigten Bereich deutlich höher als üblicherweise gemessen wird. Künstlich verdichtete Systeme sind wegen ihrer spezifischen Herstellungskriterien und der damit verbundenen unterschiedlichen Verdichtungs- und Sättigungsgrade sowie der Strömungswege nicht nur in den Poren, sondern auch in den Texturen zu beurteilen (siehe auch Abb. 16). Die Plastizität Ip eines bindigen Bodens wird definiert als der Wassergehaltsbereich, der gemäß Ip = wL - wp, zwischen der Fließgrenze wL - Übergang von der flüssigen zur bildsamen Zustandsform - und der Ausrollgrenze wp - Übergang von der bildsamen zur halbfesten Zustandsform - liegt. Die Fließgrenze kann gemäß Abb. 18 vom Wassergehalt Abb. 18:Abhängigkeit der Fließgrenze vom Wassergehalt

und die Ausrollgrenze gemäß Abb. 19 ebenfalls vom Wassergehalt abgeleitet werden.

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

Wassergehalt w (1)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5Fließgrenze SchlickFließgrenze KleiFließgrenze Torf/MuddeFließgrenze (alle Weichschichten)

wL= 0,35 - 0,50 mittlere Plastizität

wL = 0,70 - 0,90 sehr hohe Plastizität

wL > 0,90 extrem hohe Plastizität

DIN 14688

Flie

ßgre

n ze

wL (

1)

wL = e 0,256 + 0,885 ln w

wL= 0,50 - 0,70 hohe Plastizität

wL< 0,35 geringePlastizität

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8

Wassergehalt w (1)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

2,2

Ausrollgrenze SchlickAusrollgrenze KleiAusrollgrenze Torf/MuddeAusrollgrenze (alle Weichschichten)

Aus

rollg

renz

e w

p (1

)

wp = e -1,62 + 0,91 w

17

Abb. 19: Abhängigkeit der Ausrollgrenze vom Wassergehalt

Die Plastizität wird definiert als Ip < 0.10 leicht plastisch, Ip = 0,10 - 0,25 mittel plastisch, Ip > 0,25 ausgeprägt plastisch. Die Plastizität kann auch nach der Fließgrenze untergliedert werden (siehe Abb. 18). Dabei ist wL < 0,35 geringe Plastizität, wL = 0,35 - 0,50 mittlere Plastzität, wL = 0,50 – 0,70 hohe Plastizität, wL = 0,70 – 0,90 sehr hohe Plastizität, wL > 0,90 extrem hohe Plastizität. Die Konsistenz Ic eines bindigen Bodens ist ein Maß seiner Festigkeit.

Icw ww w

L

p=

−−

( )1

Liegt der natürliche Wassergehalt w oberhalb der Fließgrenze wL , so ist der Boden "breiig"; liegt

er zwischen der Fließgrenze wL und der Ausrollgrenze wp, so ist er "weich" bis "steif"; liegt er un-

terhalb der Ausrollgrenze wp, so ist er "halbfest". Liegt der Wassergehalt noch unterhalb der

Schrumpfgrenze ws, - definiert als der Wassergehalt, bei dem bei weiterer Trocknung keine Vo-

lumenminderung mehr eintritt, dann ist der Boden "fest".

Dabei wird definiert Ic = 0 – 0,25 breiig, Ic = 0,25 - 0,50 sehr weich, Ic = 0,50 - 0,75 weich, Ic = 0,75 - 1,00 steif, Ic > 1,00 halbfest. 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8

Wassergehalt w (1)

00,050,1

0,150,2

0,250,3

0,350,4

0,450,5

0,550,6

0,650,7

0,750,8

0,850,9

0,951

Konsistenzzahl SchlickKonsistenzzahl Klei/ Junger KleiKonsistenzzahl Torf/MuddeKonsistenzzahl (alle Weichschichten)

Ic = 0,75 - 1,00steif

Ic = 0,25 - 0,50sehr weich

Ic = 0 - 0,25breiig

Ic = 0,50 - 0,75weich

Kon

sist

enzz

a hl I

c (1)

Ic = e -0,0424 - 0,9194 w

18

Abb. 20: Konsistenzzahl in Abhängigkeit vom Wassergehalt

Abb.21 belegt, dass Klei, Mudde und auch Torf, wenn dieser stark zersetzt (HN) ist, ausgeprägt plastische Böden sind und eine "breiige" bis "weiche" Konsistenz aufweisen.

Abb. 21: Plastizitätszahl im Verhältnis zur Konsistenzzahl mit Gliederung der Konsistenz und der Plastizität

Abb. 22 belegt, dass der Klei im Plastizitätsdiagramm oberhalb der A - Linie in die ausgeprägt plastische Kategorie mit eher niedrigen Anteilen organischer Substanz einzuordnen ist, während Mudde und Torf mit hohen Anteilen an organischer Substanz unterhalb der A - Linie liegen.

Abb. 22: Plastizitätsdiagramm nach Casagrande mit Gliederung in Plastizitätsgruppen

Die undränierte Scherfestigkeit cu bindiger Bodenarten kann entweder als unkonsolidiert-undränierter Versuch bei völliger Wassersättigung und in normal konsolidiertem Zustand (φ = 0) oder als einaxialer Druckversuch mit σ3 = 0 ermittelt werden. Diese Werte sind zur Beurteilung

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3 3,2 3,4

Fließgrenze w (1)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

1,3

1,4

Plas

t izitä

tsza

h l Ip

(1)

TorfMuddeKlei/ Junger KleiSchlick

L

TL

TM

TA

OT A - Lini

e Ip

= 0

,73 (w

- 0,

2)L

OU

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1

Konsistenzzahl Ic (1)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

1,3

1,4

SchlickTorfMuddeKlei/ Junger Klei

Ic = 0,25 - 0,5 sehr weich

Ip < 0,1 leicht plastisch

Ip = 0,1 - 0,25 mittel plastisch

Ip > 0,25 ausgeprägt plastisch

Ic = 0 - 0,25 breiig

Ic = 0,5 - 0,75weich

19

der Konsistenzgrenzen und vieler geotechnischer Fragen (Standsicherheitsaufgaben, Pfahltragfä-higkeiten etc.) erforderlich.

Abb. 23: Konsistenzzahl im Verhältnis zur undränierten Scherfestigkeit mit Gruppierung

Die Eingruppierung der Konsistenz nach cu-Werten auf der Basis moderner Labormethoden ist

effektiver.

Abb. 24: Undränierte Scherfestigkeit im Verhältnis zum Wassergehalt

Die Wassergehaltsabhängigkeit der cu-Werte wird deutlich erkennbar. Der statistische Zusam-

menhang ergibt sich gemäß

cu = e 2,71 – 0,72 ln w [kN/m²] mit N = 27 und r = 0,63 und den gemessenen Werten 6,7 bis52 kN/m² für die holozänen Weich-

schichten und

cu = e 3,85 – 0,355 ln w [kN/m²]

0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8

Wassergehalt w (1)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

undr

äni e

rte S

cher

fest

igke

it c u

(kN

/m²)

Torf, Mudde und Klei (qh)Torf und Mudde (qee)DeponiematerialSchlick

cu = e 3,85 - 0,355 ln w

cu = e 2,71 - 0,72 ln w

2 20

undränierte Scherfestigkeit cu (kN/m²)

00,05

0,10,15

0,20,25

0,30,35

0,40,45

0,50,55

0,60,65

0,70,75

0,8

Konsistenzzahl (alle Weichschichten)Torf/MuddeKleiSchlick

cu = 20 - 60 kN/m² weich

Ic = 0,50 - 0,75 weich


6

Bezugsgerade nach Kiekbusch

10

Kon

sist

enzz

ahl I

c (1)

cu = 6 - 20 kN/m² sehr weich

cu = <6 kN/m² breiig

Ic = 0 - 0,25breiig

20

mit N = 8 und r = 0,70 und den gemessenen Werten 29 bis 51 kN/m² für die eemzeitlichen Weich-

schichten.

Die Scherparameter für konsolidierte Versuche (φ´, c´) bzw. für konsolidiert - undränierte Versuche (φcu, ccu) werden unter den jeweiligen Bedingungen im Triaxialgerät ermittelt. Die Mit-telwerte, Grenzwerte und Grundwerte (Wahrscheinlichkeit P = 95%) sind der Tab.3 im Detail zu entnehmen. Bodenart Scherparameter, konsolidiert Scherparameter, konsolidiert - undräniert

Mittelwerte Grenzwerte Grundwerte Mittelwerte Grenzwerte Grundwerte φ´

(°)

c´

(kN/m²)

φ´

(°)

c´

(kN/m²)

φ´

(°)

c´

(kN/m²)

φcu

(°)

ccu

(kN/m²)

φcu

(°)

ccu

(kN/m²)

φcu

(°)

ccu

(kN/m²)

Weich-

schichten, qh

26,9 9 16 – 39,6 0 – 20 25,4 7,2 18,8 17,4 8,5 – 30,5 2,5 - 40 17,6 15,2

Torf und

Mudde, qh

24,5 7,7 18 – 31 2 – 18 21,1 4,0 17,0 18,8 8,5 – 24 5 – 32 15,4 15,7

Klei, qh 27,3 8,6 19 – 39,6 0 – 20 25,8 6,1 18,8 15,7 15 – 25 2,5 – 39 17,7 11,5

Torf und

Mudde, qee

28 12,5 16 – 43,5 4 – 19 21 7,1 20,9 17,6 17 – 25,5 6 – 40 19,0 11,3

Tab.3: Scherfestigkeiten holozäner und eemzeitlicher Weichschichten

Torfe, Mudden und Kalkmudden der Eem - Warmzeit Eemzeitliche Torfe sind nördlich der Elbe weit verbreitet, überwiegend aber entlang der alten Entwässerungssysteme. Vielfach treten an der Basis der Torfe noch Mudden und Kalkmudden auf. Sie stehen bis etwa 20 m unter Gelände an. Sie werden von Sanden und Geschiebemergel un-terlagert. Torfe wurden in nährstoffarmen Standorten mit hohem Grundwasserstand sendentär gebildet, sie werden untergliedert in Niedermoor-, Übergangsmoor- und Hochmoortorfe unterschiedlicher Zer-setzungsgrade, im allgemeinen mit mehr als 30 % organischer Substanz, welche aus pflanzlichen Mikro- und Makroresten und kolloidalen Huminstoffen besteht. Mudden sind in stehenden Gewässern abgelagerte limnische Sedimente, sie sind gekennzeichnet durch das Vorhandensein von Süßwasserdiatomeen. Sie gliedern sich in Abhängigkeit von der Kornverteilung und vom Kalkgehalt in Tonmudden, Schluffmudden (0 – 3%), Sandmudden (ca. 15%) und Kalkmudden (55 – 82%). Sie sind überwiegend schwach bis gut plastisch ausgebildet (teilweise schuppig) und haben eine breiige bis weiche Konsistenz. Mudden neigen zu schuhsoh-lenartigen Verfestigungen im Zentimeter- bis Dezimeterbereich.

21

Die eemzeitlichen Torfe, Mudden und Kalkmudden sind durch Sandüberschüttungen der Weich-seleiszeit vorbelastet und in Abhängigkeit vom Wassergehalt stark verformungsempfindlich. Abb. 25: Tiefenverteilung der Weichschichten und des Wassergehaltes

Abb.26: Korngrößenverteilung der Mudden und Kalkmudden

Die wesentlichen geotechnischen Eigenschaften der eemzeitlichen Weichschichten werden wegen des überwiegend identischen Verhaltens im Abschnitt über die holozänen Weichschichten darge-stellt. Zur Abtragung von Bauwerkslasten sind sie in der Regel ungeeignet, so dass besondere Grün-dungsmaßnahmen (Bodenaustausch, Tiefgründung) erforderlich werden.

6,30,063 0,630,0063

(%)

KiesSandSchluffTon


0,020,002 0,2 2 2010,001 0,01 0,1 10

Korngröße (mm)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5

Wassergehalt (1)

Torf (qh)Mudde (qh)Klei (qh)Sandmudde (qh)Torf (qee)Mudde (qee)Sandmudde (qee)

0

2

8

10

12

14

16

18

6

20

4Ti

efe

(m)

22

Nach DIN 18 300 sind die Torfe, Mudden und Kalkmudden in die Bodenklasse 2 - fließende Bo-denarten - und 3 - leicht lösbare Bodenarten - einzustufen. Gemäß DIN ISO 14688 sind sie als HN (nicht bis mäßig zersetzte Torfe), HZ (zersetzte Torfe) und F (Mudde und Kalkmudde) zu klassifizieren. Grundwasserabsenkungen bei Baumaßnahmen und Sanierungsmaßnahmen sowie Drainagen und Entwässerungsgräben können zu Setzungen des Geländes und damit zu Schäden an vorhandenen Bauten und an Ver- und Entsorgungsleitungen führen. Wegen der geringen Wasserdurchlässigkeit kann das Grundwasser unterhalb der Weichschichten gespannt sein. Die Böden sind staunässebil-dend. Sandlöß Die Windablagerungen Flottsand und Flottlehm sind wechselnd schluffige Feinsande bis feinsan-dige Schluffe, die im allgemeinen geringer als 2 m mächtig die eiszeitlichen Schmelzwassersande südlich der Elbe überdecken. Die Flottsande sind feinkörnigen, schluffigen Sanden vergleichbar. Ihre Tragfähigkeit ist abhän-gig von der Lagerungsdichte, den Scherfestigkeitsparametern und dem Steifemodul. Der Flottlehm ist dem Beckenschluff vergleichbar. Die Tragfähigkeit ist abhängig von Wasser-gehalt, Konsistenz, Scherfestigkeitsparametern und Steifemodul. Die Böden sind nach DIN 18 300 der Bodenklasse 3 – leicht lösbar – und Bodenklasse 4 – mittel-lösbar – zuzuordnen. Gemäß DIN ISO 14 688 sind sie den Bodengruppen SE, SU und UL zuzu-ordnen. Wegen der geringen Durchlässigkeit sind sie als Wasserstauer zu betrachten. Sandlöß ist sehr frostempfindlich. Geschiebelehm (Saale-Eiszeit, Elster-Eiszeit)

Beim Geschiebelehm, der sowohl an der Geländeoberfläche als auch unter geringer Sandbe-deckung auftritt, handelt es sich um weiche bis steife, vorwiegend aber um steife, kalkfreie, tonige Sand-Schluff-Gemenge geringer Durchlässigkeit mit unregelmäßigen Einschaltungen von Kiesen und größeren Steinen (Geschieben). Untergeordnet können innerhalb des Geschiebelehms auch reine Sand- und Kieseinschaltungen vorkommen. Sie können eine gewisse Wasserführung des Geschiebelehms bedingen. Durch natürliche Vorgänge umgelagerter Geschiebelehm wird als Fließerde bezeichnet. In den dem Geschiebelehm auflagernden Sanden kann, insbesondere in niederschlagsreichen Jah-reszeiten, Stauwasser auftreten. Der Geschiebelehm stellt bei steifer Konsistenz einen Baugrund von mittlerer Tragfähigkeit dar. Er muss jedoch als frostempfindlicher Boden angesprochen werden, der bei stärker sandiger Aus-

23

bildung bei Wasserzutritt und gleichzeitiger mechanisch-dynamischer Beanspruchung zu starken Strukturstörungen neigt. Die sehr sandige Fazies neigt unter dem Wasserspiegel zum Fließen. Abb. 27: Korngrößenverteilung Geschiebelehm

Geotechnische Kennwerte des Geschiebelehmes im Detail: Abb. 28: Porenanteil und Porenzahl des Geschiebelehmes im Verhältnis zum Wassergehalt

10

20

30

40

50

60

70

Kies

mittel

Sand

grob fein mittel grob fein

80

90

(%)

Ton

100

Schluff

fein mittel

6,30,063 0,630,0063 0,020,002 0,2 2 200,001 0,01 0,1 1 10

Korngröße (mm)

0

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45

Wassergehalt w (1)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

Pore

nan t

eil

n (%

)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

2,2

Porenzahl e (1)

Porenanteil (%)Porenzahl (1)

n = 15,11 + 97,33 w

e = 0,091 + 2,23 w

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4

Wassergehalt w (1)

10

12

14

16

18

20

22

24

26

10

12

14

16

18

20

22

24

26

Feuchtraumwichte (kN/m³)Trockenraumwichte (kN/m³)

Feuc

htra

umw

icht

e γ

( kN

/m3 )

Trockenraumw

ichte γd (kN/m

3)

γ = 24,15 - 18,39 w

γd = 23,40 - 31,84 w

24

Abb. 29: Feuchtraumwichte und Trockenraumwichte des Geschiebelehmes im Verhältnis zum Wassergehalt

Der statistische Zusammenhang ist für

den Porenanteil n = 15,11 + 97,33 w [%]

mit gemessenen Werten zwischen n = 20,7 und 51,4 % bei N = 386 und r = 0,83

sowie für die Porenzahl e = 0,09 + 2,23 w [1]

mit gemessenen Werten zwischen e = 0,205 und 1,059 bei N = 386 und r = 0,86 und für

die Feuchtraumwichte γ = 24,15 - 18,39 w [kN/m³]

mit gemessenen Werten zwischen γ = 19,34 und 23,0 [kN/m³] bei N = 105 und r = 0,73

sowie für die Trockenraumwichte γd = 23,40 – 31,84 w [kN/m³]

mit gemessenen Werten zwischen γd = 16,22 und 20,68 [kN/m³] bei N = 105 und r = 0,85.

Die undränierte Scherfestigkeit des Geschiebelehmes und des Geschiebemergels ist der folgenden

Graphik zu entnehmen:

Abb. 30: Undränierte Scherfestigkeit des Geschiebelehmes und des Geschiebemergels im Verhältnis zum Wassergehalt

Der statistische Zusammenhang ist für

die undränierte Scherfestigkeit des Geschiebelehmes cu = e 0,04 – 2,09 ln w [kN/m²]

mit gemessenen Werten zwischen cu = 14,5 und 116 kN/m² bei N = 12 und r = 0,71

sowie des Geschiebemergels cu = e 0,987 – 1,81 ln w [kN/m]

mit gemessenen Werten zwischen cu = 26 und 408 (708) kN/m² bei N = 156 und r = 0,43.

0,08 0,09 0,1 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,2

Wassergehalt w (1)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

undr

änie

rte S

cher

fest

igke

it cu

(kN

/m²)

Gl u. Gme, Ip <0.1 u. cu < 50GeschiebelehmGeschiebemergel

cu = e 0,04 - 2,09 ln w

cu = e 1,14 - 1,73 ln w

25

Die Plastizitätszahl im Verhältnis zur Konsistenzzahl und Fließgrenze sowie die undränierte

Scherfestigkeit im Verhältnis zu Konsistenzzahl bzw. Plastizitätszahl sind den entsprechenden

Diagrammen (Abb. 39 – 42) im Abschnitt „Geschiebemergel“ zu entnehmen.

Die spannungsbezogenen Steifemoduln werden im Abschnitt „Glaziale Beckensedimente“

(Abb. 50) dargestellt.

Nach DIN 18 300 sind Geschiebelehm und Fließerde in die Bodenklasse 4 - mittelschwer lösbare Bodenarten - einzustufen. Entsprechend der Bodenklassifizierung nach DIN ISO 14 688 sind sie den Bodengruppen SU bis ST zuzuordnen. Die geotechnischen Kennwerte in der Übersicht:

Kennwerte Geschiebelehm Feuchtraumwichte γ (kN/m³) 19 – 23

Trockenraumwichte γd (kN/m³) 16 – 21 Wassergehalt w (%) 8 - 39

Porenanteil n (%) 20 - 51 Reibungswinkel φ´(°) 22 - 41 ( 30,4) Kohäsion c´ (kN/m²) 0 - 30 (7,8)

Undränierte Scherfestigkeit cu (kN/m²) 10 - 120 Steifemodul E (MN/m²)

σ = 0,1 MN/m², w = 10% 12 σ = 0,1 MN/m², w = 20% 4,5 Durchlässigkeit k (m/s) 1,5E-8 bis 1,5E-10

Tab.4: Grenzwerte und kalkulatorische (..), geotechnische Kennwerte des Geschiebelehmes

Geschiebemergel (Saale-Eiszeit und Elster-Eiszeit)

Der Geschiebemergel bildet weithin das Liegende des Geschiebelehms. Er ist die weitgehend

noch unverwitterte Grundmoräne und weist - bedingt durch den Kalkgehalt - eine überwiegend

halbfeste Konsistenz auf. Er ist sehr wenig durchlässig. Seine Tragfähigkeit ist sehr gut. Im übri-

gen gelten die für den Geschiebelehm gemachten Aussagen entsprechend. Der saaleeiszeitliche

Geschiebemergel wird unterteilt in die Jüngere, Mittlere und Ältere Saalemoräne.

Die Jüngere Saalemoräne ist in Regel sehr sandig, ton- und kreidearm ausgebildet. Kalkgehalte

liegen zwischen 5 und 15%. Unterhalb des Grundwassers neigt sie zu Fließeigenschaften. Die

Mittlere Saalemoräne ist deutlich toniger, kalk- und kreidereicher und häufig sehr kompakt aus-

gebildet. Der Kalkgehalt liegt zwischen 8 und 26%.

26

Die Ältere Saalemoräne ist eher sandig und ton- und kreidearm. Der Kalkgehalt liegt zwischen

5 und 19%. Unter dem Grundwasserspiegel sind Fließeigenschaften nicht auszuschließen.

Unter Saalemoräne und Schmelzwassersanden können elsterzeitliche Grundmoränen anstehen.

Abb.31 – 34: Korngrößenverteilungen Geschiebemergel

Abb. 35 u. 36: Porenanteil, Porenzahl, Feuchtraumwichte u. Trockenraumwichte des Geschiebemergels im Verhältnis zum Wassergehalt

6,30,063 0,630,0063

(%)

KiesSandSchluffTon


0,020,002 0,2 2 20

Jüngere Saalemoräne (Fuhlsbüttel)

0,001 0,01 0,1 1 10

Korngröße (mm)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

6,30,063 0,630,0063

(%)

KiesSandSchluffTon

Mittlere Saalemoräne (Niendorf)


0,020,002 0,2 2 200,001 0,01 0,1 1 10

Korngröße (mm)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

6,30,063 0,630,0063

(%)

KiesSandSchluffTon


0,020,002 0,2 2 20

Ältere Saalemoräne (Drenthe)

0,001 0,01 0,1 1 10

Korngröße (mm)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

6,30,063 0,630,0063

(%)

KiesSandSchluffTon

Elstermöräne


0,020,002 0,2 2 200,001 0,01 0,1 1 10

Korngröße (mm)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4

Wassergehalt w (1)

10

12

14

16

18

20

22

24

26

10

12

14

16

18

20

22

24

26

Feuchtraumwichte (kN/m³)Trockenraumwichte (kN/m³)

γd = 23,67 - 30,54 w

Feuc

htra

umw

icht

e γ

(kN

/m3 ) Trockenraum

wichte γd (kN

/m3)

γ = 24,44 -17,16 w

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4

Wassergehalt w (1)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

Pore

nan t

eil

n (

%)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

2,2

Porenzahl e (1)

Porenanteil n (%)Porenzahl e (1)

n = 13,04 + 103,75 w

e = 0,079 + 2,19 w

10 15 20 25 30 35 40

Porenvolumen n (%)

1,0E-11

1,0E-10

1,0E-09

1,0E-08

1,0E-07

1,0E-06

Dur

chlä

ssig

keits

koef

fi zie

nt k

(m/s

)

GeschiebelehmJüngere SaalemoräneMittlere SaalemoräneÄltere SaalemoräneElstermoräneGeschiebemergel, undifferenziert

27

Abb. 37: Durchlässigkeit des Geschiebelehmes und Geschiebemergels in Abhängigkeit vom Porenvolumen

Abb. 38: Undränierte Scherfestigkeit des Geschiebemergels im Verhältnis zum Wassergehalt

Abb. 39: Kalkgehalt des Geschiebemergels in Abhängigkeit vom Feinkornanteil

Die wichtigsten statistischen Zusammenhänge sind den Abb. 35 – 39 zu entnehmen. Weitere geotechnische Kriterien der wichtigsten bindigen Bodenarten werden in den folgenden Abbildungen zusammengefaßt:

10 20 30 40 50 60 70 80

Feinkorn (%)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Kal

kgeh

alt V

ca (%

)

Jüngere SaalemoräneMittler SaalemoräneÄltere SaalemoräneElstermoräne

Vca = 2,06 + 0,20 (% Feinkorn)Vca = 1,44+ 0,32 (% Feinkorn)Vca = -2,56 + 0,32 (% Feinkorn)Vca = 0,0037 + 0,15 (% Feinkorn)

0,08 0,09 0,1 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,2

Wassergehalt w (1)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

undr

änie

rte S

cher

fest

igk e

it cu

(kN

/m²)

Jüngere SaalemoräneMittlere SaalemoräneÄltere SaalemoräneElstermoräneGl u. Gme, Ip <0,1 u. cu <50

cu = e 1,896 - 1,294 ln w

cu = e 2,034 - 1,455 ln w

cu = e 1,946 - 1,383 ln w

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2

Konsistenzzahl Ic (1)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

1,3

1,4SchlickTorfMuddeKlei/ Junger KleiGeschiebelehmGeschiebemergelGlimmertonBeckenschluffStaubeckenton


Ip < 0,1 leicht plastisch

Ip = 0,1 - 0,25 mittel plastisch

Ip > 0,25 ausgeprägt plastisch

Ic = 0 - 0,25 breiig

Ic = 0,75 - 1,0steif

Ic >1,0halbfest

Ic = 0,5 - 0,75weich

Plas

tizitä

tsza

hl I p

(1)

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3 3,2 3,4

Fließgrenze w (1)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

1,3

1,4

Plas

tizitä

tsza

hl Ip

(1)

TorfMuddeKlei/ Junger KleiGeschiebelehmGeschiebemergelGlimmerschluff/-tonSchlickStaubeckentonBeckenschluff

L

TL

TM

TA

OT A - Lini

e Ip

= 0

,73 (w

- 0,

2)

L

OU

UMST

SU

28

Abb. 40: Plastizitätszahl und Konsistenzzahl Abb. 41: Plastizitätszahl und Fließgrenze

Abb. 42: Undränierte Scherfestigkeit im Verhältnis zur Konsistenzzahl

Abb. 43: Undränierte Scherfestigkeit im Verhältnis zur Plastizitätszahl

0,01 0,1

Spannung (MN/m²)

1

10

100

Stei

fem

odu l

W (

MN

/m²)

GT (W), w = 0,20GT (W), w = 0,30Gme (W), w = 0,10Gme (W), w = 0,15Gme (W9, w = 0,20

Geschiebemergel

Glimmerton

Wassergehalt

10%

15%20%

20%

30%

2 20 200


00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

11,11,21,31,41,51,61,71,81,9

2

SchlickTorf/MuddeKleiGeschiebelehmGeschiebemergelGlimmertonGl, Gme u. GT, Ip <0,1 u. cu <50

Ic=0,25-0,5sehr weich

Ic=0,5-0,75 weich

Ic = 1,0 - 1,25 halbfest

cu = 200 - 600 halbfest

cu = 60 - 200 steif

cu = 6 - 20 sehr weich

cu = 20 - 60 weich

Ic = >1,25fest

cu <6 breiig

Bezugsgerade nach Kiekbusch

Kon

sist

e nzz

ahl I

c (1)

Ic=0,75-1,0steif

Ic=0-0,25 breiig

2 20 200


0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2SchlickTorf/MuddeKleiGeschiebelehmGeschiebemergelGlimmertonGl, Gme u. GT, Ip <0,1 u. cu <50

Ip >0,25 ausgeprägt plastisch

Ip <0,1 leicht plastisch

Ip = 0,1 - 0,25 mittelplastisch

Plas

tizitä

tsza

hl I p

(1)

29

Abb. 44: Spannungsbezogene Steifemoduln W (Wiederbelastung) des Geschiebemergels und des Glimmertones für unterschiedliche Wassergehalte

In DIN 18 300 ist der Geschiebemergel in die Bodenklasse 4 - mittelschwer – und 5 – schwer lös-bare Bodenarten - einzustufen. Entsprechend der Bodenklassifizierung nach DIN ISO 14 688 sind sie den Bodengruppen SU bis ST zuzuordnen. Die geotechnischen Kennwerte des Geschiebemergels in der Übersicht in der Übersicht:

Kennwerte Geschiebemergel Feuchtraumwichte γ (kN/m³) 19 – 23,5

Trockenraumwichte γd (kN/m³) 15 – 21,5 Wassergehalt w (%) 7 – 34

Porenanteil n (%) 19 – 47 Reibungswinkel φ´(°) 22,7 – 42,5 (32,4) Kohäsion c´ (kN/m²) 0 - 40 (12,3) Reibungswinkel φ´(°) Jüngere Saalemoräne 29,5 – 40 (33,4) Kohäsion c´ (kN/m²) 0 – 39,3 (5,1) Reibungswinkel φ´(°) Mittlere Saalemoräne 27 – 39,5 (30,9) Kohäsion c´ (kN/m²) 0 – 46 (10,1) Reibungswinkel φ´(°) Ältere Saalemoräne 27 – 40 (32,8) Kohäsion c´ (kN/m²) 0 – 50 (7,2) Reibungswinkel φ´(°) Elstermoräne 28 – 39,5 (-) Kohäsion c´ (kN/m²) 32 – 63 (-)

Undränierte Scherfestigkeit cu (kN/m²)

26 – 410 (708)

Steifemodul W (MN/m²) σ = 0,2 MN/m², w = 10% 45 σ = 0,2 MN/m², w = 20% 30 Durchlässigkeit K (m/s) Jüngere Saalemoräne 5E-7 bis 3E-9

Mittlere Saalemoräne 3E-8 bis 2E-11 Ältere Saalemoräne 2E-9 bis 4E-11 Elstermoräne 1E-8 – 2E-8

Tab.5: Grenzwerte und kalkulatorische (..), geotechnische Kennwerte des Geschiebemergels

Glaziale Staubeckensedimente (Beckenschluff, Beckenton und Lauenburger Ton) und tertiärer Glimmerton Beckenschluffe und Beckentone sind Staubeckenablagerungen, die in ungestörter und in ge-

30

stauchter Lagerung auftreten können. Sie haben einen Kalkgehalt zwischen 4 und 33%. Bei ent-

sprechender Lagerung sind sie geologisch vorbelastet. Es handelt sich um bindige Böden, deren

Konsistenz seltener weich und häufiger steif ist. Nach der Kornzusammensetzung sind sie teils

als reiner Schluff, teils als toniger Schluff und teils auch als tonig-sandiger Schluff zu bezeichnen.

Abb. 45: Korngrößenverteilung Beckenschluff und Beckenton

Kennwerte Beckenschluff / Beckenton

Feuchtraumwichte � (kN/m³) 18,5 - 22 Trockenraumwichte �d (kN/m³) 14 - 19

Wassergehalt w (%) 12 - 53 Porenanteil n (%) 23 - 61

Reibungswinkel �´(°) 27 – 39,5 (31,4)/18,9 – 28,1 (18,2)Kohäsion c´ (kN/m²) 0 – 45 (4,3)/7,4 – 37,5 (7,5)


� = 0,2 MN/m², w = 20% 10,5 � = 0,2 MN/m², w = 40% 6,5 Steifemodul W (MN/m²) � = 0,2 MN/m², w = 20% 25 � = 0,2 MN/m², w = 30% 15 Durchlässigkeit K (m/s) 1E-7 bis 6E-11

Tab. 6 : Grenzwerte und kalkulatorische (..), geotechnische Kennwerte des Beckenschluffes / Beckentones

Beckenschluff/-ton ist gering durchlässig, verformungsempfindlich und als sandigere Fazies auch

frostempfindlich. Bei Wasserzutritt und gleichzeitiger mechanisch-dynamischer Beanspruchung

neigt er zu Strukturstörungen. Bei setzungsempfindlichen Bauwerken sind in der Regel zusätzli-

mittel

20

100

Korngröße (mm)

0,00630,0020,0010

10

20

30

40

50

60

70

80

90

(%)

Ton

fein

6,30,063 0,630,02 0,2 20,01 0,1 10

KiesSandSchluff

mittel grob fein mittel grob fein

1

31

che konstruktive Maßnahmen erforderlich. Der Beckenschluff/Beckenton ist nach DIN

18 300 der Bodenklasse 4 - mittelschwer lösbare Bodenarten - und die sandigere Fazies bei ho-

hem Wassergehalt unter Umständen der Bodenklasse 2 - fließende Bodenarten - zuzuordnen. Ge-

mäß DIN ISO 14 688 sind diese Böden den Bodengruppen UL bis TA zuzurechnen.

Lauenburger Ton

Der Lauenburger Ton gehört wie der Beckenschluff/-ton zu den glazialen Beckensedimenten. Er ist jedoch häufiger tonig-schluffig ausgebildet und hat geringere Kalkgehalte (3 - 10%). Die Kon-sistenz ist eher steif. Das Verformungsverhalten ist dem der Beckenschluffe und Beckentone ver-gleichbar. Der Lauenburger Ton ist überwiegend geologisch vorbelastet.

Abb. 46: Korngrößenverteilung Lauenburger Ton

Kennwerte Lauenburger Ton Feuchtraumwichte γ (kN/m³) 17,5 - 20

Trockenraumwichte γd (kN/m³) 12 - 16 Wassergehalt w (%) 12 - 47

Porenanteil n (%) 26 - 60 Reibungswinkel φ´(°) 12 – 26,5 (13,6) Kohäsion c´ (kN/m²) 20 - 55 (30)


σ = 0,2 MN/m², w = 20% 8,5 σ = 0,2 MN/m², w = 40% 5 Steifemodul W (MN/m²) σ = 0,2 MN/m², w = 20% 20

6,30,063 0,630,0063

(%)

KiesSandSchluffTon


0,020,002 0,2 2 2010,001 0,01 0,1 10

Korngröße (mm)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

32

σ = 0,2 MN/m², w = 30% 9 Durchlässigkeit K (m/s) 2E-10 bis 2E-11

Tab.7: Grenzwerte und Kalkulatorische (..), geotechnische Kennwerte des Lauenburger Tones

Lauenburger Ton ist nach DIN 18 300 der Bodenklasse 4 - mittelschwer lösbare Bodenarten - und gemäß DIN ISO 14688 den Bodengruppen TL bis TA zuzurechnen.

Glimmerton

Der Glimmerton ist als tertiäre Ablagerung generell als geologisch vorbelastet zu betrachten. Er ist häufig stärker tonig-schluffig ausgebildet als die glazialen Schluffe und Tone. Es ist mittel- bis ausgeprägt plastisch bei überwiegend halbfester Konsistenz. Der Kalkgehalt liegt zwischen kalk-frei und 20%. Glimmerton ist nach DIN 18300 der Bodenklasse 5 - schwer lösbare Bodenarten - zu zuordnen. Gemäß DIN ISO 14688 gehört der Glimmerton zur Bodengruppe UM bis TA.

Abb. 47 Korngrößenverteilung Glimmerton und Glimmerschluff

Kennwerte Glimmerton und Glimmerschluff

Feuchtraumwichte γ (kN/m³) 17,5 – 22,5 Trockenraumwichte γd (kN/m³) 12,5 - 19,5

Wassergehalt w (%) 12 - 38 Porenanteil n (%) 28 - 53

Reibungswinkel φ´(°) 13 - 39 (24,3) Kohäsion c´ (kN/m²) 0 - 90 (27,6)

Undränierte Scherfestigkeit cu (kN/m²) 10 - 750 Steifemodul W (MN/m²) σ = 0,2 MN/m², w = 20% 22

6,30,063 0,630,0063

(%)

KiesSandSchluffTon


0,020,002 0,2 2 200,001 0,01 0,1 1 10Korngröße (mm)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

33

σ = 0,2 MN/m², w = 30% 15 Durchlässigkeit K (m/s) 1,0E-8 bis 4E-12

Tab.8: Grenzwerte und Kalkulatorische (..), geotechnische Kennwerte des Glimmertones und Glimmerschluffes

Geotechnische Kennwerte der glazialen Staubeckensedimente und des tertiären Glimmer-

tones in der Übersicht:

Abb. 48: Porenanteil und Porenzahl der glazialen Staubeckensedimente und des tertiären Glimmertones (links)

Abb. 49: Feuchtraumwichte und Trockenraumwichte der glazialen Staubeckensedimente und des tertiären Glimmertones (rechts)

Abb. 50: Undränierte Scherfestigkeit der glazialen Staubeckensedimente und des tertiären Glimmertones (links)

Abb. 51: Durchlässigkeit der Staubeckensedimente in Abhängigkeit vom Porenvolumen (rechts)

Der statistische Zusammenhang dieser geotechnischen Kennwerte ist den Abb. 48 – 50 zu ent-

nehmen.

Die Kennwerte „Plastizität – Konsistenz“bzw. „Fließgrenze“, „undränierte Scherfestigkeit -

Konsistenz“ bzw. „Plastizität“ werden dagegen im Kapitel „Geschiebemergel“ (Abb. 40 – 43)

mit dargestellt.

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6

Wassergehalt w (1)

05

101520253035404550556065707580859095

100

Pore

nant

eil n

(%)

00,20,40,60,811,21,41,61,822,22,42,62,833,23,43,63,84

Porenzahl e (1)

Alle Sedimente (n) Alle Sedimente (e)Lauenburger Ton (n) Lauenburger Ton (e)Glimmerton (n) Glimmerton (e)Beckenschluff und Beckenton (n) Beckenschluff und Beckenton (e) Beckensand (n) Beckensand (e)

n = 18,80 + 85,90 w

e = 0,0355 + 2,65 w

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6

Wassergehalt w (1)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

Alle Sedimente Alle Sedimente Lauenburger Ton Lauenburger TonGlimmerton GlimmertonBeckenschluff und Beckenton Beckenschluff und Beckenton Beckensande BeckensandeFe

ucht

raum

wic

hte

γ (k

N/m

3 )

Trockenraumw

ichte γd (kN/m

3)γ γd

γγ

γ

γdγd

γd

γdγ

γ = 23,24 - 13,41 w

γd = 21,69 - 22,61

0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5

Wassergehalt w (1)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

undr

ä nie

rte S

cher

fest

igke

it cu

(kN

/m²)

Alle WerteLauenburger TonBeckenschluff und BeckentonGlimmertonLauenburger Ton und GlimmertonGlimmerschluff (Ton <20%)

cu = e 1,94 - 1,91 ln w

cu = e 3,94 - 0,51 ln w

cu = e 1,24 - 2,39 ln w

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Porenvolumen n (%)

1,0E-12

1,0E-11

1,0E-10

1,0E-09

1,0E-08

1,0E-07

1,0E-06

Dur

c hlä

ssig

keits

k oef

fizie

nt k

( m/s

)

Lauenburger TonGlimmertonBeckenschluff und Beckenton

34

Die Erstbelastungssteifemoduln für den geologisch nicht vorbelasteten Beckenschluff/-ton, den

Geschiebelehm und den Lauenburger Ton ergeben sich gemäß Abb. 52

Abb. 52: Spannungsbezogener Steifemodul E (Erstbelastung) des Geschiebelehmes und der Staubeckensedimente

Beckenschluff/ -ton und Lauenburger Ton für unterschiedliche Wassergehalte

und die Wiederbelastungssteifemoduln für die geologisch vorbelasteten Staubeckentone Be-

ckenschluff/-ton und Lauenburger Ton gemäß Abb. 53:

Abb. 53: Spannungsbezogener Steifemodul W (Wiederbelastung) der Staubeckensedimente Beckenschluff/ -ton

und Lauenburger Ton für unterschiedliche Wassergehalte

0,01 0,1

Spannung (MN/m²)

0,1

1

10

100

GL, w = 0,10GL, w = 0,15GL, w = 0,20 GL, w = 0,30BS, w = 0,2BS, w = 0,3Bs, w = 0,4 LT, w = 0,2 LT, w = 0,3LT, w = 0,4

Wassergehalt

10%

20%

30%

15%

Geschiebelehm

Beckenschluff, Beckenton

Lauenburger Ton

20%

30%40%

20%

30%

40%St

eife

mod

ul E

(MN

/m2 )

0,01 0,1

Spannung (MN/m²)

0,1

1

10

100

Stei

fem

odul

W (

MN

/m²)

BU, BT (W), w = 0,20BU, BT (W), w = 0,25BU, BT (W) w = 0,30LT (W), w = 0,20LT (W) w = 0,30LT (W) w = 0,40

Beckenschluff, Beckenton

Lauenburger Ton

Wassergehalt

20%

30%20%

30%40%

25%

35

Der Wiederbelastungsmodul W für den Glimmerton wurde in Abb. 44 zusammen dem Geschie-

bemergel dargestellt.

Eignung bindiger Böden als Dichtungsmaterial (ausgewählte Beispiele)

Klei

Ton = 16%, Schluff = 63%, Sand = 21%; Wassergehalt w = 26,9%, Glühverlust = 5,8%,

Proctordichte γdmax. = 17,6 kN/m³ beim optimalen Wassergehalt wopt. = 9%,

Ausrollgrenze wp = 23%, Fließgrenze wL = 43%, Plastizität IP = 20%,

Schrumpfgrenze ws = 4,5%, Schrumpfmaß S = 3%,

undränierte Scherfestigkeit cu bei 97% Proctordichte = 104 kN/m²,

Durchlässigkeit kmax. = 2,5E-8 m/s bei γd = 17,3 kN/m³ und w = 5,8%

Durchlässigkeit kmin. = 3,4E-10 m/s bei γd = 17,6 kN/m³ und w = 10,5%

Einbaubereich: w = 7 – 14% mit γd ≥17,1 kN/m³ ≥95% Proctordichte, dann ist k ≤1E-9 m/s

Der Klei ist wegen der Trockenschrumpfung (bei w = 5% ist k = 7E-7 m/s) nur bei Einbaumäch-

tigkeiten von ≥1,5 m als Dichtungsmaterial geeignet. Er sollte Gehalte von Ton = 10 - 20%,

Schluff = 45 - 55%, Sand = 30 – 40% aufweisen.

Geschiebelehm

Ton = 5%, Schluff = 21%, Sand = 74%; Wassergehalt w = 14,2%, Trockenraumwichte

γd = 18,78 kN/m³ bei natürlicher Lagerung


Durchlässigkeit kmax. = 1,01E-7 m/s bei γd = 18 kN/m³ und w = 5%



Der Geschiebelehm ist bei Tongehalten >10% als Dichtungsmaterial gut geeignet.

Geschiebemergel

Ton = 17,5%, Schluff = 25,5%, Sand = 57%; Wassergehalt w = 15,1%, Trockenraumwichte

γd = 18,89 kN/m³ bei natürlicher Lagerung


Durchlässigkeit kmax. = 1,63E-7 m/s bei γd = 16,75 kN/m³ und w = 7%

36



Der Geschiebemergel ist bei Tongehalten >10% als Dichtungsmaterial gut geeignet.

Glimmerton

Ton = 22,5%, Schluff = 67,5%, Sand = 10%; Wassergehalt w = 15,1%, Glühverlust = 6,5%,

Proctordichte γdmax. = 16,7 kN/m³ beim optimalen Wassergehalt wopt. = 18,3%,

Ausrollgrenze wp = 18,2%, Fließgrenze wL = 44,5%, Plastizität IP = 26,3%,

Schrumpfgrenze ws = 10%, Schrumpfmaß S = 12%,

undränierte Scherfestigkeit cu bei 97% Proctordichte = 80 kN/m²,

Durchlässigkeit kmax. = 3,5E-8 m/s bei γd = 15,9 kN/m³ und w = 15%

Durchlässigkeit kmin. = 5E-10 m/s bei γd = 16,5 kN/m³ und w = 17,5%


Der Glimmerton ist bei Gehalten an Ton = 10 – 20%, Schluff = 45 - 55%, und Sand = 30 – 40%.

Als Dichtungsmaterial bedingt geeignet Die Durchlässigkeit erhöht sich bei Trockenschrumpfung

sehr stark (w = 10%, k = 3,5E-6 m/s). Es wird eine Einbaumächtigkeit von ≥1,5 m erforderlich.

Abb. 54: Eignung bindiger Böden als Dichtungsmaterialien

Generelle Einbauhinweise

Einbau in den angegebenen Grenzen, Verdichtung mit einer Schaffußwalze in 5 – 10 Arbeitsgän-

gen bis zum „walk out“.

Damit sind die wesentlichen geotechnischen Kennwerte der bindigen Bodenarten des

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Fließgrenze w (1)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

Plas

tizitä

tsz a

hl Ip

(1)

KleiGeschiebemergel

Eignungsprüfung Deichbaumaterial

L

TL TM TA

OT

9 2

5

4 1

76

3

8

ULUM

OU

A - Linie Ip = 0,73 (w L - 0,2)

Generelle Eignung

37

Hamburger Raumes ausreichend - allerdings mit unterschiedlicher statistischer Sicherheit -

beschrieben und stehen zur Lösung fast aller geotechnischen Fragestellungen zur Verfü-

gung.

Fluviatile Sedimente des Holozäns und des Pleistozäns

Holozäne Verschwemmungsablagerungen finden sich in den zum Elbtal offenen Tälern. Diese

Sande sind vorwiegend fein- bis mittelkörnig, in der Regel eng gestuft und weisen eine lockere

bis mitteldichte Lagerung auf. Im Elbtal stehen zunächst holozäne, überwiegend eng gestufte

Sande und zur Tiefe hin pleistozäne, überwiegend weit bis intermittierend gestufte Sande an.

Kennwerte Sande, eng gestuft Trockenraumwichte γd (kN/m³), lockerste Lagerung 12,2 – 17,2 Trockenraumwichte γd (kN/m³), dichteste Lagerung 15,6 – 20,6

Porenanteil n (%), lockerste Lagerung 34 - 54 Porenanteil n (%), dichteste Lagerung 23 - 41

Durchlässigkeit K (m/s), lockerste Lagerung 2E-3 bis 1,5E-5 Durchlässigkeit K (m/s), dichteste Lagerung 7E-4 bis 3E-6

Tab.9: Geotechnische Kennwerte eng gestufter Sande

Diese Durchlässigkeitbeiwerte gelten für Sande mit Schluffanteilen <10%. Höhere Schluffanteile

(z.B. 10 bis 20%) reduzieren die Durchlässigkeit z.B. von 1,5E-5 auf 2E-6 m/s bei lockerster La-

gerung und von 3E-6 auf 1,5E-7 m/s bei dichtester Lagerung.

Die Sande sind nach DIN 18 300 in die Bodenklasse 3 - leicht lösbare Bodenarten - einzustufen.

Nach DIN ISO 14 688 sind sie überwiegend der Bodengruppe SE, gelegentlich SW und SI zuzu-

ordnen.

Die nicht frostempfindlichen Sande haben in Abhängigkeit von der Lagerungsdichte eine mittlere

bis gute Tragfähigkeit.

Glazifluviatile Sedimente der Saaleeiszeit und der Elstereiszeit

Die Schmelzwassersande und -kiese der Saale- und Elstereiszeit sind weit verbreitet. Sie sind eng,

weit und intermittierend gestuft und weisen damit eine unterschiedlich große Ungleichförmigkeit

38

auf. An ihrer Zusammensetzung haben meist Fein-, Mittel- und Grobsand sowie zum Teil

auch Kies- und Steinbeimengungen Anteil. Gelegentlich können innerhalb dieser Sande jedoch

auch schluffige Beimengungen vorkommen.

In der Regel liegen die eiszeitlichen Sande, abgesehen von der lockeren oberen Bodenzone, in

mitteldichter bis dichter Lagerung vor. Gelegentlich tritt aber auch mehrere Meter mächtiger Sand

in lockerer Lagerung auf.

In diesen Sanden treten deutliche Schichtstrukturen auf.

Kennwerte Sande, weit bis intermittierend gestuft

Trockenraumwichte γd (kN/m³), lockerste Lagerung 15,8 – 19,3 Trockenraumwichte γd (kN/m³), dichteste Lagerung 19,4 – 22,3

Porenanteil n (%), lockerste Lagerung 27 - 40 Porenanteil n (%), dichteste Lagerung 16 - 27

Durchlässigkeit K (m/s), lockerste Lagerung 3E-3 bis 6E-5 Durchlässigkeit K (m/s), dichteste Lagerung 2E-3 bis 7E-6

Tab.10: Geotechnische Kennwerte weit bis intermittierend gestufter Sande

Diese Durchlässigkeitbeiwerte gelten für Sande mit Schluffanteilen <10%. Höhere Schluffanteile

(z.B. 10 bis 20%) reduzieren die Durchlässigkeit z.B. von 6E-5 auf 2E-6 m/s bei lockerster Lage-

rung und von 7E-6 auf 1,5E-7 m/s bei dichtester Lagerung.

Die locker bis dicht gelagerten Sande sind nach DIN 18 300 in die Bodenklasse 3 - leicht lösbare

Bodenarten - einzustufen. Nach DIN ISO 14 688 sind die Sande überwiegend den Bodengruppen

SE, SW und SI zuzuordnen. Hohe Kies- oder Steinanteile können gelegentlich auch die Zuord-

nung GW bedingen. Steine und Blöcke sind im Grundbau und Tiefbau häufig Arbeitshindernisse.

Die Sande stellen einen gut tragfähigen Baugrund dar.

Geotechnische Kennwerte der fluviatilen und der glazifluviatilen Sande in der Übersicht:

Raumwichten, Porenanteile, Porenzahlen und Durchlässigkeitskoeffizienten nicht bindiger

Böden sind abhängig vom häufigsten Korndurchmesser d50 und vom Sortierungskoeffizienten

39

25

75d

dSo = ,

der wie folgt definiert wird: So <1,4 sehr gut bis gut sortiert,

So = 1,4 – 2,0 mittel bis schlecht sortiert

So >2,0 schlecht sortiert.

Aus der Raumwichte V

mdd =γ (kN/m³),

dem Porenanteil s

d1nγγ

−= (%),

und der Porenzahl 1n1

ned

s −γγ

=−

= (1)

ergibt sich die Lagerungsdichte dd

dd

.min.max.min

n.minn.maxnn.maxD

γ−γγ−γ

=−

−=

bzw. die bezogene Lagerungsdichte D.maxe.mine.max

ee.maxId

dd ⋅

γγ

=−

−=

mit Id ≤ 0,20 sehr locker

= 0,20 – 0,40 locker

= 0,40 – 0.60 mitteldicht

= 0,60 – 0,80 dicht

= 0,80 – 1,00 sehr dicht

Die Ermittlung der Lagerungsdichte Id kann auch mit den Spitzendruckwerten qc erfolgen ge-

mäß der verbesserten Ausgleichsgeraden nach DIN 14 688 der folgenden Abbildung bzw.Tabelle:

3 30

Spitzenwiderstand qc (MN/m²)

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

Bez

o gen

e La

geru

ngsd

ich t

e Id

5 10 20157,5 25

Id = -0,053 + 0,653 log qc (U<6)

Id = -0,113 + 0,653 log qc (U>6)

40

Abb. 55 : Bezogene Lagerungsdichte Id aus dem Spitzenwiederstand qc

qc Id Bewertung nach DIN 14688

>2,5 <0,2 sehr locker

2,5 – 5 0,2 – 0,4 locker

5 – 10 0,4 – 0 6 mitteldicht

10 – 20 0,6 – 0,8 dicht

>20 >0,8 sehr dicht

Der statistische Zusammenhang der Trockenraumwichten bei lockerster und dichtester Lage-

rung für Sande mit weniger als 10% Schluff ergibt sich dann wie folgt:

Trockenraumwichte (lockerste Lagerung,) 16,818,23dln

0

50

e+

=γ [kN/m³], N = 121, r = 0,60

Trockenraumwichte (dichteste Lagerung, So <2) 28,905,28dln

d

50

e+

=γ [kN/m³], N = 125, r = 0,61

Abb. 56: Trockenraumwichte von Sanden mit <10% Schluffanteilen bei lockerster Lagerung

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 200,01

0,1

1

10

Häu

figst

er K

ornd

u rch

mes

ser d

50 (m

m)

Sortierungskoeffizient So < 2Sortierungskoeffizient So > 2

Trockenraumwichte γd (kN/m3)

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 230,01

0,1

1

10

Häu

figs t

er K

ornd

u rch

mes

ser d

50 (m

m)

Sortierungskoeffizient So <2Sortierungskoeffizient So > 2

Trockenraumwichte γd (kN/m3)

41

Abb. 57: Trockenraumwichte von Sanden mit <10% Schluffanteilen bei dichtester Lagerung Die folgende Abbildung bietet einen Überblick auf die Raumwichten von Sanden mit weniger als

10% Schluff bei natürlicher Lagerung im Verhältnis zu den Ausgangswassergehalten:

Abb. 58: Raumwichten von Sanden in natürlicher Lagerung in Abhängigkeit vom Wassergehalt

Der statistische Zusammenhang von Porenanteil und Porenzahl bei lockerster und dichtester

Lagerung für Sande mit weniger als 10% Schluff ergibt sich dann wie folgt:

Porenanteil (lockerste Lagerung) 39,5151,19dln 50

en −−

= [%], N = 129, r = 0,59

Porenanteil (dichteste Lagerung) 41,3548,10dln 50

en −−

= [%], N = 125, r = 0,59

Porenzahl (lockerste Lagerung) 186,3984,1dln 50

ee −+

= [1], N = 129, r = 0,53

Porenzahl (dichteste Lagerung) 587,220,3dln 50

ee −+

= [1], N = 126, r = 0,57 Abb. 59: Porenanteil von Sanden mit <10% Schluffanteilen bei lockerster Lagerung

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3

Wassergehalt w (1)

14

16

18

20

22

14

16

18

20

22

Feuchtraumwichte (kN/m³)Trockenraumwichte (kN/m³)dicht bis sehr dicht, D > 0,5mitteldicht, D = 0,3 - 0,5sehr locker bis locker, D < 0,3

Feuchtraumw

ichte γ (kN/m

3)Tr

ock e

n rau

mw

ich t

e γ d

(kN

/m3 )

20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Porenanteil n (%)

0,01

0,1

1

10

Häu

figst

er K

ornd

u rch

mes

ser d

50 (m

m)


42

Abb. 60: Porenanteil von Sanden mit <10% Schluffanteilen bei dichtester Lagerung

Abb. 61: Porenzahl von Sanden mit <10% Schluffanteilen bei lockerster Lagerung

Abb. 62: Porenzahl von Sanden mit <10% Schluffanteilen bei dichtester Lagerung

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

Porenanteil n (%)

0,01

0,1

1

10

Häu

fi gst

er K

orn d

urch

mes

ser d

50 (m

m)


0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7

Porenzahl e (1)

0,01

0,1

1

10

Häu

figst

er K

ornd

urch

mes

ser d

50 (m

m)


0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1 1,05 1,1 1,15 1,2

Porenzahl e (1)

0,01

0,1

1

10

Häu

f igst

er K

orn d

urch

mes

ser d

50 (m

m)


43

Der hydraulisch nutzbare Porenanteil der Sande (Schluffanteile <4%) bei lockerster und dich-

tester Lagerung ergibt sich nach Beyer aus dem effektiven Porenanteil und der Durchlässigkeit

gemäß n0 = s0 . n und s0 = f (k) und n0 = f (Id). So ermittelte Werte werden in den folgenden Ab-

bildungen dargestellt:

Abb. 63: Porenanteil und hydraulisch nutzbarer Porenanteil der Sande bei lockerster Lagerung im Verhältnis zur

Durchlässigkeit

Abb. 64: Porenanteil und hydraulisch nutzbarer Porenanteil der Sande bei dichtester Lagerung im Verhältnis zur

Durchlässigkeit

Der Porendurchmesser dp ergibt sich aus der Korngrößenanalyse der Sande mit dem Ungleich-

förmigkeitsbeiwert U = d60 / d10 und Parameter d17 gemäß

17

6 dU535,0dp ⋅⋅=

1,00E-05 1,00E-04 1,00E-03 1,00E-02

Durchlässigkeitsbeiwert k (m/s)

20

25

30

35

40

45

50

55

60

Pore

nant

eil n

(%)

20

25

30

35

40

45

50

55

60

PorenanteilNutzbarer Porenanteil

Nutz ba re r P o re na nt eil n

0 (%)

1,00E-05 1,00E-04 1,00E-03 1,00E-02


10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

Pore

n ant

eil n

(%)

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

PorenanteilNutzbarer Porenanteil

Nutz b ar er Po re na n tei l n

0 (%)

44

Der statistische Zusammenhang der Durchlässigkeitsbeiwerte bei lockerster und dichtester

Lagerung für Sande mit weniger als 10% Schluff ergibt sich dann wie folgt:

Durchlässigkeitsbeiwert (lockerste Lagerung, So <1,4) 337,037,1dln

0

50

ek−

= [1], N = 109, r = 0,82

Durchlässigkeitsbeiwert (lockerste Lagerung, So = 1,4 - 2) 40,0499,2dln

0

50

ek−

= [1], N = 73, r = 0,78

Durchlässigkeitsbeiwert (lockerste Lagerung, So >2) 144,182,8dln

0

50

ek−

= [1], N = 47, r = 0,85

Durchlässigkeitsbeiwert (dichteste Lagerung, So <1,4) 325,064,1dln

d

50

ek−

= [1], N = 108, r = 0,87

Durchlässigkeitsbeiwert (dichteste Lagerung, So = 1,4 - 2) 267,0789,1dln

d

50

ek−

= [1], N = 78, r = 0,63

Durchlässigkeitsbeiwert (dichteste Lagerung, So >2) 34,135,12dln

d

50

ek−

= [1], N = 46, r = 0,91

Abb. 65: Durchlässigkeitsbeiwerte von Sanden mit <10% Schluffanteilen bei lockerster Lagerung

Abb. 66: Durchlässigkeitsbeiwerte von Sanden mit <10% Schluffanteilen bei dichtester Lagerung

1,00E-06 1,00E-05 1,00E-04 1,00E-03 1,00E-02


0,01

0,1

1

10

Häu

figst

er K

ornd

urch

mes

ser d

50 (m

m)

Sortierungskoeffizient So < 1,4Sortierungskoeffizient So = 1,4 - 2,0Sortierungskoeffizient So >2,0

1,00E-06 1,00E-05 1,00E-04 1,00E-03 1,00E-02

Durchlässigsbeiwert k (m/s)

0,01

0,1

1

10

Häu

figst

er K

ornd

urch

mes

ser d

5 0 (m

m)

Sortierungskoeffizient So < 1,4Sortierungskoeffizient So = 1,4 - 2Sortierungskoeffizient So > 2

45

Die Durchlässigkeitsbeiwerte wurden bei der Versuchstemperatur ±20° ermittelt und gemäß

tHA

LQk⋅⋅

⋅= [m/s]

in den Abbildungen dargestellt.

Sie können nach DIN 18 130 mit der Temperaturkorrektur(T = Wassertemperatur beim Versuch)

auf die jeweilige Gebrauchstemperatur umgerechnet werden.

TTr kkT00022,0T0337,01

359,1k ⋅α=⋅⋅+⋅+

=

Die horizontale Durchlässigkeit ist bei geschichteten Böden in der Regel größer als die vertikale

Durchlässigkeit. Sie werden nach folgenden Gleichungen ermittelt:

( )∑=

⋅=n

1iihi

.ges.hges mk

h1k und

∑=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

n

1i vi

i

.ges.vges

km

mk

Das Verhältnis 1kk vh > wird als Anisotropie der Durchlässigkeit bezeichnet.

An Hand ungestörter Proben aus ungeschichteten und geschichteten Sanden wurden folgende

Anisotropiewerte ermittelt:

Abb. 67:Durchlässigkeit von Sanden und bindigen Böden bei natürlicher Lagerung in horizontaler und vertikaler Richtung

1,00E-08 1,00E-07 1,00E-06 1,00E-05 1,00E-04 1,00E-03 1,00E-02Durchlässigkeit k (m/s) in horizontaler Richtung

1,000E-09

1,000E-08

1,000E-07

1,000E-06

1,000E-05

1,000E-04

1,000E-03

Dur

chlä

ssig

keit

k (m

/s) i

n ve

rtika

ler R

icht

ung

Durchlässigkeit H/V nichtbindiger BödenDurchlässigkeit H/V geschichteter bindiger BödenDurchlässigkeit H/V ungeschichteter bindiger Böden

H/V = 1H/V = 2

H/V = 5H/V = 10

H/V = 100

H/V = 1000

2 cm dickes Schluffbandin Strömungsrichtung

46

Schluffanteile, aber auch Kiesanteile beeinflussen die Durchlässigkeit erheblich. Dieses zu

verdeutlichen, werden Diagramme für Durchlässigkeiten in Abhängigkeit von der Lagerungsdich-

te, den Kiesanteilen 0 bis 20% und den Schluffanteilen 0 bis 20% dargestellt.

Abb. 68: Durchlässigkeitsbeiwerte für Sand–Kies–Schluff–Gemische bei lockerster Lagerung

Abb. 69: Durchlässigkeitsbeiwerte für Sand–Kies–Schluff–Gemische bei dichtester Lagerung

0 5 10 15 20

Kiesgehalt (%)

1E-08

1E-07

1E-06

1E-05

1E-04

1E-03

1E-02

Dur

chlä

ssig

keits

beiw

e rt k

(m/s

)

0% U 2% U, i=10 2% U, i=505% U, i=10 5% U, i=50 10% U, i=10 10% U, i=50 15% U, i=10 15% U, i=5020% U, i=10 20% U, i=50

0 5 10 15 20

Kiesgehalt (%)

1,00E-08

1,00E-07

1,00E-06

1,00E-05

1,00E-04

1,00E-03

1,00E-02

Dur

chlä

ssig

kei ts

beiw

ert k

(m/s

)

0% U 2% U, i=10 2% U, i=505% U, i=10 5% U, i=50 10% U, i=10 10% U, i=50 15% U, i=10 15% U, i=5020% U, i=10 20% U, i=50

47

Mit dem folgenden Geologischen Profil soll die mögliche, ausgeprägte Varianz der geotechni-

schen Eigenheiten der wichtigsten Hamburger Böden dargestellt werden.

Abschließend wird eine tabellarische Zusammenfassung der Scherfestigkeiten der bindigen Bo-

denarten dargestellt.

Projekt:

Bohrung:Auftraggeber:Bohrfirma:

Bearbeiter:

Datum:

SE 5Ruider und Fütterer

Kausch

4.8.1995

Transportsiel Altona, III. BA.

B2/95

3,70

5,60

16,30

17,30

20,90

26,10

32,40

34,20

S+A0,20S+A, u, h0,90Lg+S, u'1,40

Lg+S, u¯3,89S4,20

S, u5,40Mg+S, u¯6,00S, u, x6,70

Mg+S, u¯9,00

Mg+S, u¯12,00

Mg+S, u13,00

Mg+S, u'18,00S18,10Mg+S, u'19,00

Mg+S, u21,60

U+T23,00U, t'23,40U+T24,00

U+T28,40

Mg+S, u¯32,40fS, u¯33,10

U, t'34,20

S, u'36,00

Höhenmaßstab: 1:200

m u. GOK (NN 34,02) 2/95

0,01,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

11,0

12,0

13,0

14,0

15,0

16,0

17,0

18,0

19,0

20,0

21,0

22,0

23,0

24,0

25,0

26,0

27,0

28,0

29,0

30,0

31,0

32,0

33,0

34,0

35,0

36,0

0,185

0,194

0,193

0,105

0,187

0,1490,140

0,1380,1360,146

0,1240,129

0,135

0,1220,1180,112

0,1080,1200,116

0,1100,125

0,1190,1290,1250,1110,1530,165

0,124

0,1240,1240,126

0,125

0,131

0,126

0,143

0,122

0,2170,223

0,277

0,286

0,3040,283

0,3080,291

0,308

0,221

0,3340,1490,115

0,128

0,117

0,106

0,104

0,186

0,197

0,207

0,248

w

10,5

0,0

14,012,012,0

13,07,07,06,57,05,06,58,06,0

10,0

6,010,58,55,0

26,029,010,526,011,010,0

0,0

0,0

6,5

6,0

3,0

T

11,5

6,0

26,024,021,0

23,023,018,518,513,013,519,522,019,021,5

21,520,017,525,0

71,067,088,068,087,090,0

10,0

2,5

28,0

18,0

18,0

U

78,0

94,0

59,062,064,5

60,568,572,574,078,075,070,568,572,066,5

69,567,570,568,0

3,04,01,54,02,00,0

88,5

92,5

64,5

76,5

79,0

S

0,0

0,0

1,02,02,5

3,51,52,01,02,07,02,52,03,02,0

3,02,03,52,0

0,00,00,00,00,00,0

1,5

5,0

1,0

0,0

0,0

G

Schacht Philosophenweg

104135119

7862.537.5262641

4126

88.567

40.5

137144120

6891

cu

4600,000

1,3301,0302,5804,9703,530

1,900

0,2500,0803,5800,190

12,30011,100

106000,000

K

Wechselfolge Sand - Geschiebelehm

Geschiebemergel, stark fließgefährdet

Wechselfolge Sand - Beckenschluff

Wechselfolge Sand - Geschiebemergel

(1) (%) (kN/m²)

Lg

S

S

S, u

S, u

S, u

S, u

Scherflächen, horizontal u. vertikal,

Scherfläche, sandgefüllt

durch Fe - Mn -Ausfällungen verkittet

(E-9 m/s)

Bodenart Scherfestigkeit bindiger Bodenarten (5%-Fraktile)

konsolidiert (D) konsolidiert - undräniert (CU)

Mittelwerte Grenzwerte Grundwerte Mittelwerte Grenzwerte Grundwerte

φ' (°) c' (kN/m²)

φ' (°) c' (kN/m²)

φ' (°) c' (kN/m²)

φcu (°) ccu (kN/m²)



Weichschichten (qh) 26,9 9 16-39,6 0-20 25,4 7,2 18,6 17,5 8,5-30,5 2,5-40 17,6 15,1

Mudden und Torfe (qh) 22,4 5,7 16-31 2-12 18,9 3,3 16,9 18,2 8,5-24 5-32 15,1 15,1

Mudden und Torfe (qee) 31 15,3 23-34,5 10-19 27 11,7 20,9 19,4 17-30,5 6-40 18,4 13,7

Klei 27,3 8,6 19-39,6 0-20 25,8 6,1 18,9 16 15-25 2,5-39 17,9 11,9

Geschiebelehm 31,5 10,1 22-41 0-30 30,2 8 25,15 20,24 16-39 0-50 23,1 15,6

Geschiebemergel 33,3 17,9 22,7-42,5 0-63 32,5 15,1 26,15 47,24 13 - 38 0 - 128 24,5 37,2

Jüngere Saalemoräne 34,7 8,9 29,5-40 0-22 33,2 4,7

Mittlere Saalemoräne 32,8 16,7 27-39,5 0-46 30,9 10,1

Ältere Saalemoräne 34,4 14,5 28-42 0-50 33,2 9,2

Elstermoräne 32,5 50 28-29,5 32-63 * *

Beckenschluff 33,6 10,2 27-39,5 0-45 31,4 4,3 30,9 19,2 21-35,9 3,5-40 * *

Beckenton 22,8 23,7 18,9-28,1 7,4-37,5 18,2 7,5 * * * * * *

Lauenburger Ton 17,8 51,7 12-26,5 20-105 13,6 30 16,6 39,7 10-29* 20-75* 11,5 22,8

Glimmerton 27,1 38,1 13-39 0-90 24,3 27,6 * * 29,8-36 80-160 * *

• zu wenige Werte

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