Experimentelle Bestimmung der Nichtlinearität von Spannungsgrenzbedingungen im Bereich geringer Spannungen

Frühere Forschungen haben gezeigt, dass es sich bei den Scherparametern φ' und c' der Mohr‐Coulombschen Bruchbedingung nicht um Materialkonstanten, sondern um zustandsabhängige Kennwerte handelt. Folglich weist die Spannungsgrenzbedingung überkonsolidierter Böden eine Nichtlinearität auf, die sich im Bereich geringer Spannungen in einer mehr oder weniger starken Krümmung der Grenzumhüllenden zum Koordinatenursprung äußert. Mithilfe experimenteller Untersuchungen wurde die Entwicklung der effektiven Scherparameter als Funktion des mittleren Druckniveaus sowie der Vorbelastung analysiert. Dazu wurden Bodenproben eines schluffigen Tons auf unterschiedliche Überkonsolidierungsgrade und ‐spannungen vorbelastet und im Anschluss entlang verschiedener unkonventioneller Spannungspfade abgeschert, um auch in den Bereich sehr niedriger Spannungen vorzudringen, der mit konventionellen triaxialen Kompressionsversuchen schwer zu erkunden ist. Die Versuchsreihe hat belegt, dass insbesondere die vom Boden erfahrene Höchstspannung Einfluss auf den Grad der Nichtlinearität des Bruchkriteriums hat: je höher die Vorbelastung, desto ausgeprägter die Krümmung. Das Überkonsolidierungsverhältnis wirkt sich dahingegen deutlicher auf die Steifigkeit der Bodenreaktion aus, was indirekt für eine Abhängigkeit der volumetrischen Antwort vom Spannungspfad spricht.