DE3038280C2 - Bodenuntersuchungsgerät - Google Patents

Description

einem vorderen zylindrischen Ansatz mit kleinerem 45 drei Druckaufnehmer über elektrisch getrennte Kanäle Durchmesser als der anschließende Teil in die Aus- an ein gemeinsames Aufzeichnungsgerät angeschlossen nehmungen (8,9) formschlüssig eingesetzt sind. sind ^ ^^ _{Druckaufnehmer zu ver}wenden. die

nach dem Dehnungs-Meßstreifenprinzip arbeiten und

so mit einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuse ausgestattet sind. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfin-

h di dß di A^™¹^"™!"^

Die Erfindung betrifft ein Bodenuntersuchungsgerät dung besteht darin, daß die A^™¹^"™!"^ zur Bestimmung von Bearbeitungsparametern an Pro- kreisrund sind und jeweils von einem nach außen ragenbenv^B^diedynamischvefdichtetwerdensoH^ 55 den, am Topf ^.'^S^^^^ mit einem Stahltopf zur Aufnahme einer Probe des zu umgeben sind, daß in den Stutzen jeweils ein Druck Z ersuchenden Bodens, unterschiedlichen Fallmassen aufnehmer sitzt und mittels einer »n ein Innengwinde und Meßeinrichtungen wie einen an der Fallmasse an- desselben eingreifenden Schraubringes gegen den Bo-Stdi^SSK^Urfnehmer. einen über eine den bzw. die Wandung verspannt»t wobei du,Druck-Wassersäule mit der Probe in Verbindung stehenden eo aufnehmer m,t einem vorderen zylmdnschen Ansatz mU Druckaufnehmer zur Messung des Porenwasserdrucks kleinerem Durchmesser als der anschließende Teil in d.e

trpcnhinctpn <;inH ⁶⁵ den PorenwasseroTUCK una aie ^ucriKu-uciisyauiiuiig,

Zur Erhöhung der Tragfähigkeit von wenig tragfähi- über die Beschleunigung dynamisch zu messen. D.e

_Een Böden wird seit e nigen Jahren ein unter der Be- elektrischen Signale der Meßwertaufnehmer werden

Lichnung »dynamische fnteJsiwerdichtung« bekann- nach entsprechender Verstärkung auf emem geme.nsa-

^{3 4}

men Aufzeichnungsgerät festgehalten. Durch Vergleich Flüssigkeitssäule ein Filterstein 39 angeordnet

der gemessenen Bodenspannungen mit der aus der Be- Die offene Seite des Topfzylinders 1 ist durch einen

schleunigung errechneten Spannung an der Proben- Deckel 21 luftdicht verschließbar. Zur festen Verspan-

oberfläche läßt sich die Spannungsausbreitnng im Bo- nung des Deckels 21 mit dem Topfzylinder 1 dient ein

den als wichtigste Einflußgröße auf die Dimensionie- 5 Querriegel 22, der an seinen Enden Bohrungen zur Auf-

rung leicht ermittela Aus den im Laborversuch verwen- nähme von Schraubenbolzen 23 aufweist, die in Gewin-

deten Bearbeitungsparametern und den gemessenen dehülsen 24 einschraubbar sind, die ihrerseits auf die

dynamischen Spannungen werden dann die vorgenann- Oberstehenden Enden der Gewindestangen 5 aufge-

ten geeigneten Bearbeitungsparameter für die prakti- schraubt sind. Im Querriegel 22 und im Deckel 21 befin-

sche Verdichtungsaufgabe bestimmt Die »dynamische 10 den sich fluchtende Bohrungen, in die das Schutzrohr 25

Intensivverdichtung« ist somit unter Zuhilfenahme ei- des Tasters 26 einer Wegmeßuhr 27 eingesetzt ist Wie

nes nach der Erfindung ausgebildeten Bodenuntersu- aus den Darstellungen der F i g. 1 und 2 hervorgeht, ist

chungsgeräts dimensionierbar geworden. der Topfzylinder 1 mit der zu untersuchenden Boden-

Die Erfindung wird nachfolgend an einem in der probe 37 angefüllt Oberhalb der Bodenprobe ist eine

Zeichnung als Ausfuhrungsbeispiel dargestellten Bo- 15 Ausgleichsschicht 38 aufgeschüttet, was nur bei einem

denuntersuchungsgerät näher erläutert Es zeigt bindigen Boden erforderlich ist Die Wegmeßuhr 27

F i g. 1 einen Axialschnitt des uniersuchuiigsgcräic» wird nach dein Schließen des Deckels 21 in ihrer Höhen-

in der Kondolisierungsphase, in der die Wegmeßuhr ein- lage so ausgerichtet, daß der Taster 26 mit seinem Stirn-

gesetzt ist, ende bis zur Oberfläche der Ausgleichsschicht 38 reicht

F i g. 2 einen weiteren Axialschnitt des Untersu- 20 Während der Versuchsphase, in der die Fallmasse 28

chungsgerätes in der Bearbeitungsphase, in der Fallmas- zur Anwendung kommt ist der Deckel 21 des Topfes

sen zur Anwendung kommen, und abgenommen (vgL F i g. 2). An der Fallmasse ist ein Be-

Fig.3 einen Schaltplan der elektrischen Meßkette schleunigungsaufnehmer 29 angebracht mit dem die

zur Auswertung der aufgenommenen Meßsignale. Beschleunigung, die die Fallmasse 28 beim Aufschlag

Bei dem Untersuchungsgerät bilden ein Topfzylinder 25 erfährt gemessen wird. Der Beschleunigungsaufnehmer 1 aus Stahl und eine Bodenplatte 2 aus Stahl mit einer enthält ein piezoelektrisches Element welches bei einer der Grundfläche des Topfzylinders 1 angepaßten Ver- Bewegungsänderung in Abhängigkeit der daraus resultiefung einen oben offenen Topf. Die Bodenplatte 2 tierenden mechanischen Beanspruchung seiner trägen steht mit einer hohlzylindrischen Stützkonstruktion 3 Masse eine elektrische Ladung liefert, die in einem Laauf einem Fundament 4 auf. Der Topfzylinder 1 ist mit- 30 dungsverstärker 30 in eine Meßspannung umgewandelt tels achsparalleler Gewindebolzen 5 gegen die Bodeü- wird. Diese wird in einem nachgeschalteten Meßverplatte 2 verspannt Diese Gewindebolzen sind im obe- stärker 31 in einen Meßstrom umgesetzt, der den Spuren Bereich in Bohrungen von fest am Topfzylinder 1 lenschwinger eines UV-Mehrfachschreibers 32 auslenangebrachten Spannringen 6 geführt und an ihrem unte- ken kann.

ren Ende in Gewindebohrungen der Bodenplatte 2 ein- 35 Der UV-Mehrfachschreiber 32 dient zugleich zur

geschraubt Die gewünschte Verspannung und Arretie- Aufzeichnung der Signale der Druckaufnehmer 12, 13

rung wird durch Feststellmuttern 7 bewirkt und 20, die nach dem Dehnungs-Meßstreifenprinzip ar-

I η der Bodenplatte 2 Und in der Wandung des Topfzy- beiten. Sie werden mit einer konstanten Gleichspanlinders 1 befinden sich Bohrungen 8,9, die außen jeweils nung von 5 V gespeist Das von ihnen abgegebene von einem an der Bodenplatte bzw. an der Wandung 40 druckproportionale Meßsignal wird von getrennten starr befestigten zylindrischen Stutzen 10,11, deren In- Hochfrequenzmeßverstärkern 33, 34 und 35 mit einer nendurchmesser größer, ist als der Durchmesser der Grenzfrequenz von 100 kHz verstärkt. Ihr Meßbereich Bohrungen 8,9 konzentrisch umgeben sind. In die Boh- ist von 1 mV bis 300 mV einstellbar. Die Meßverstärker rungen 8, 9 ist je ein zylindrischer Druckaufnehmer 12, wandeln die elektrischen Spannungen in proportionale 13 eingesetzt, wobei jeweils ein vorderer zylindrischer 45 Ströme um, die die zugehörigen Spulenschwinger des Ansatz mit kleinerem Durchmesser als der anschließen- UV-Mehrfachschreibers 32 anregen. Durch Vorschub de Teil die entsprechende Ausnehmung 8 bzw. 9 form- des lichtempfindlichen Papiers 36 mit konstanter Geschlüssig ausfüllt. Ein zwischen Druckaufnehmer und schwindigkeit entsteht so eine Aufzeichnung des zeitli-Boden bzw. Wandung eingespannter O-Ring aus elasti- chen Verlaufs der Meßsignale, d. h. der Beschleunigung, schem Werkstoff dient zum flüssigkeitsdichten Ab- 50 der vertikalen und horizontalen Spannungen der Boschluß. denprobe und des Porenwasserdrucks. Um Beeinflus-

Die Stutzen 10,11 sind mit einem Innengewinde aus- sungen der Meßsignale durch äußere elektromagneti-

gestattet, und in dieses Innengewinde ist jeweils ein sehe Fremdfelder zu vermeiden, sind alle Verbindungs-

Schraubring 14,15 mit einem entsprechenden Außenge- leitungen der Geräte der Meßkette mit einer Abschir-

winde eingeschraubt, der zur Verspannung des Druk- 55 mung versehen, die mit Masse verbunden ist.

kaufnehmers 12 bzw. 13 gegen die Bodenplatte 2 bzw. Bei den Druckaufnehmern handelt es sich ebenso wie

die Wandung 1 dient. Die Druckaufnehmer arbeiten bei dem Beschleunigungsaufnehmer um handelsübliche

nach dem Dehnungs-Meßstreifenprinzip; ihre An- Erzeugnisse. Bei den Druckaufnehmern btträgt die

Schlußleitungen sind durch die Schraubringe 14,15 nach Meßgenauigkeit bei Frequenzbereichen von 0 bis

außen geführt. 60 2,7 kHz 1 % des Wertes der maximalen Belastbarkeit.

In eine weitere Bohrung 16 in der Wandung des Topf- Das Bodenuntersuchungsgerät wird in folgender

Zylinders 1 ist ein kurzes Verbindungsrohr 17 druckdicht Weise gehandhabt:

eingesetzt, welches an seinem rückwärtigen Ende ein Vor dem Einfüllen der zu untersuchenden Bodenpro-Anschlußstück 18 mit einer Überwurfmutter 19 auf- be 37 werden die Druckaufnehmer 12, 13 und 20 kaliweist, mittels der ein weiterer Druckaufnehmer 20 am 65 briert. Hierbei wird einem definierten Druck ein be-Anschlußstück derart arretierbar ist, daß der Druck ei- stimmter Ausschlag des UV-Mehrfachschreibers zugener zur Bodenprobe führenden Flüssigkeitssäule meß- ordnet. Nun wird die zu untersuchende Bodenprobe in bar ist. Im Rohr 17 ist zwischen der Bodenprobe und der den Zylindertopf eingebaut, anschließend bei einem bin-

digen Boden eine Ausgleichsschicht 38 aufgeschüttet und der Topf mit dem Deckel 21 verschlossen. Danach wird die Beendigung der !Consolidation abgewartet, in deren Verlauf über die Wegmeßuhr 27 die Setzung an der Porenoberfläche und zugleich der Porenwasserdruck gemessen wird.

Nach erfolgter Konsolidation erfolgt die Bearbeitung durch Fallenlassen der Fallmassen auf die Ausgleichsschicht oder auf die Probenoberfläche, soweit bei der Untersuchung eines nichtbindigen Bodens die Ausgleichsschicht fehlt. Durch den Aufprallvorgang wird die Bodenprobe impulsartig belastet Die Größe der Belastung wird mit dem Newton'schen Gesetz aus der gemessenen Beschleunigung ermittelt Auf dem Papierstreifen 36 des UV-Mehrfachschreibers erhält man hierbei die Größe und den zeitlichen Verlauf der MeBsigna-Ie, d. h. die Beschleunigung der Fallmasse, die horizontalen und vertikalen Bodenspannungen und den Porenwasserdruck. Mit den auf diese Weise gewonnenen Daten läßt sich die Verdichtungsaufgabe auf der Baustelle kalkulieren. Dadurch, daß der Verdichtungserfolg vorausberechenbar ist, läßt sich das Risiko für Fehlschläge weitgehend ausschalten. Der Einsatz des neuen Bodenuntersuchungsgerätes ermöglicht somit eine wesentliche Erhöhung der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens der dynamischen Intensivverdichtung.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

30

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Claims (1)

1. tes Verfahren angewandt Nach diesem Verfahren kön-

   Patentansorüche· nen sowohl bindige als auch nichtbindige Boden ver-

   Patentanspruche. ^^ ^^^ ^^^ ^ ^ _{Verdichtung durch}

   ™ aufnenmt (S) »Ä die drei Druckaufneh- «ie Fallmasse, Fallhöhe, Grundfläche der Fanmasse, mer(12 13 uS^berelektrisch getrennte Kanäle Anzahl der Schläge und Abstand der Vcjd.chtunss-ÄS Jes Aufzeichnung, ,3.) ange- g*™£SS2£S£SSS£Z "TSSnHOlI nach Anspruch 1, dadurch 30 Horizontal· und Vertikalspannungen sowie des Poren-,ekennäcta™ da! die Druck.irfnehmer (12, 13 Wasserdrucks in der Bodenprobe. Der Erfindung hegt und 20) nach dem Dehnungs-Meßstreiienpriniip ar- dementsprechend die Aulgabe zugrunde, ein BodenunbefÄmSeTnemtawesenüichenzyfndrischen "-W*!"*!?;?""' i-^hä.isp ausstattet sind der vorgenannten Einflußgroßen geeignet ist.

   ^<t"5SS5SSS"_Md. den Ansprüchen 1 35 Ausgehend von einem ^JSdESfaJ? und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmun- der eingangs beschriebenen Art wird dl; gestel te Auf gen (8,9) kreisrund sind und jeweils von einem nach gäbe erfindungsgemaß dadurch &^J*^m*«™ außen rasenden am Topf starr befestigten zylindri- Ausnehmung im Boden und in der Wandung des Stahl-Lhen SSf«UD konzentrisch umgeben sind, topfes jeweils ein ^^^«^%£^S^Z daß in den Stutzen (10 11) jeweils ein Druckaufneh- 40 sung der vertikalen und honzontalen Spannunger,der mer (12 bzw 13) sitzt und mittels eines in ein Innen- Bodenprobe druckfest eingesetzt ist, daß der Druckauf gewinde desselben eingreifenden Schraubringes (14 nehmer zur Messung des ^P.^orenwP;^ bzw 15) gegen den Boden (2) bzw. die Wandung (1) kurzes Verbindungsrohr nahe am Stahltopf angebracht