Triaxialversuche in Braunschweig – Scherfestigkeit präzise bestimmen

Braunschweig liegt geologisch im Übergangsbereich zwischen der Lössbörde im Süden und den sandigen Niederterrassen der Oker im Norden. Unterhalb von Auelehm und sandigen Deckschichten folgen oft Geschiebemergel des Drenthe-Stadiums, wechsellagernd mit glazialen Sanden. Diese Abfolge produziert einen Untergrund, bei dem die effektive Scherfestigkeit je nach Sättigung und Konsistenz stark streut. Für Baugruben, Dammbauwerke oder tiefe Fundamente im Stadtgebiet reichen einfache Rahmenscherversuche selten aus. Der Triaxialversuch liefert die notwendige Trennschärfe zwischen Kohäsion und Reibungswinkel, auch unter gesteuerten Porenwasserdruckbedingungen. In der Weststadt nahe der Okerauen haben wir in 4 m Tiefe organische Tone angetroffen, deren Tragfähigkeit erst nach konsolidiert-undrainierten CU-Versuchen verlässlich abschätzbar war.

Der Triaxialversuch trennt, was der Rahmenscherversuch vermischt: effektive Kohäsion und echten Reibungswinkel – unverzichtbar bei wechselnden Grundwasserständen.

Unsere Leistungsbereiche

Vorgehen und Leistungsumfang

In Braunschweig sehen wir häufig, dass bindige Schichten oberhalb des Grundwasserspiegels vorbelastet und überkonsolidiert sind, darunter aber normalkonsolidierte Verhältnisse mit negativer Porenwasserdruckentwicklung vorliegen. Der CD-Versuch (drainiert) braucht bei diesen gering durchlässigen Böden Geduld – eine Scherphase kann mehrere Tage dauern. Für Terminprojekte, etwa den Neubau eines Logistikzentrums im Gewerbegebiet Hansestraße, setzen wir auf CU-Versuche mit Porenwasserdruckmessung nach DIN 18137-2. Die Auswertung im p-q-Diagramm ergibt dann den effektiven Reibungswinkel φ′ und die effektive Kohäsion c′, direkt verwendbar für Standsicherheitsnachweise nach EC7. Ergänzend dazu sichern wir die Baugrube mit einer Stützmauer oder einer verankerten Wand, sobald die Scherparameter eine wirtschaftlichere Böschungsneigung fordern.

Triaxialversuche in Braunschweig – Scherfestigkeit präzise bestimmen — Technische Referenz — Braunschweig

Lokaler geotechnischer Kontext

Die DIN EN 1997-1 (EC7) verlangt für Grenzzustände GEO-2 und GEO-3 die Verwendung effektiver Scherparameter, sobald zeitlich veränderliche Porenwasserdrücke zu erwarten sind. In Braunschweig ist das fast überall der Fall, weil die Oker und ihre Nebengewässer saisonal stark schwankende Grundwasserstände verursachen – Differenzen von über einem Meter zwischen März und September sind keine Seltenheit. Wer nur mit undrainierten Werten aus der Flügelsonde rechnet, überschätzt die langfristige Standsicherheit. Besonders tückisch wird es, wenn Aushubentlastung in steifen Mergeln zu negativen Porenwasserdrücken führt, die sich innerhalb von Tagen abbauen. Der konsolidiert-undrainierte Triaxialversuch mit Porenwasserdruckmessung deckt genau diesen zeitabhängigen Festigkeitsverlust auf und liefert die Basis für wirklich sichere Böschungswinkel und Aussteifungskonzepte.

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Maßgebliche Normen

DIN 18137-2:2011-04 – Baugrund, Versuche und Versuchsgeräte; Bestimmung der Scherfestigkeit (Triaxialversuch), DIN EN ISO 17892-9:2018 – Geotechnische Erkundung und Untersuchung – Laborversuche an Bodenproben – Teil 9: Triaxialversuch, DIN EN 1997-1 (EC7) – Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik

Technische Parameter

Parameter	Typischer Wert
Versuchstypen	CD (drainiert), CU (konsolidiert-undrainiert), UU (unkonsolidiert-undrainiert)
Probendurchmesser	Standard 50 mm, 70 mm oder 100 mm je nach Größtkorn
Sättigungsverfahren	Back-Pressure-Sättigung mit Skempton-Parameter B > 0.95
Messgrößen	Spannungs-Dehnungs-Diagramm, Porenwasserdruckverlauf, deviatorische Spannung q
Scherrate CD-Versuch	0.001 bis 0.01 mm/min, abhängig von Konsolidierungsbeiwert cv
Normative Grundlage	DIN 18137-2:2011-04, DIN EN ISO 17892-9:2018
Gerät	Bishop-Wesley-Zelle mit elektronischer Weg- und Kraftmessung

Häufige Fragen

Welcher Triaxialversuch ist für eine Baugrube im Grundwasser sinnvoll?

Für Baugruben unterhalb des Grundwasserspiegels empfehlen wir den konsolidiert-undrainierten CU-Versuch mit Porenwasserdruckmessung. Damit erhalten Sie die effektiven Parameter c′ und φ′, die für eine langfristig sichere Bemessung von Verbauwänden oder Unterwasserbetonsohlen notwendig sind. Der undrainierte UU-Versuch eignet sich nur für die kurzfristige Standsicherheit während der Aushubphase.

Wie lange dauert ein drainierter Triaxialversuch?

Das hängt stark von der Durchlässigkeit des Bodens ab. Bei einem schluffigen Ton mit einem kf-Wert von 10⁻⁹ m/s kann die Konsolidierungs- und Scherphase zusammen fünf bis sieben Tage in Anspruch nehmen. Wir stimmen die Schergeschwindigkeit nach dem Konsolidierungsbeiwert cv ab, den wir vorab im Ödometerversuch bestimmen oder aus der Literatur abschätzen.

Was kostet ein Triaxialversuch in Braunschweig?

Die Kosten für einen einzelnen Triaxialversuch liegen je nach Typ (CD, CU, UU) und Probendurchmesser zwischen €1.660 und €2.150. Darin enthalten sind die Probenvorbereitung, die Sättigung, die Konsolidierung und die vollständige Berichtsauswertung. Bei größeren Untersuchungsumfängen erstellen wir ein wirtschaftliches Paketangebot.

Kann man Triaxialversuche auch an Sandproben durchführen?

Ja, das ist möglich, aber aufwändiger. Sandproben müssen mit Gefrierverfahren oder speziellen Membraneinspannungen ins Triaxialgerät eingebaut werden, um das Korngefüge nicht zu stören. Für rollige Böden ohne bindige Anteile ist oft die Korngrößenanalyse kombiniert mit einer Lagerungsdichtebestimmung der wirtschaftlichere Weg, um den Reibungswinkel abzuleiten.

Standort und Servicegebiet

Wir betreuen Projekte in Braunschweig und seinem Großraum.

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