Konsolidationsuntersuchungen

Konsolidationsuntersuchungen sind geotechnische Labor- und Feldverfahren zur Bestimmung des zeitabhängigen Verdichtungs- bzw. Setzungsverhaltens von Böden unter vertikalen Lasten. Ziel ist es, das Verhalten der Primär- und ggf. der sekundären Konsolidierung zu quantifizieren und daraus Parameter abzuleiten, die für die Fundamentplanung und die Vorhersage von Bauwerkssetzungen benötigt werden. Typische Ergebnisse umfassen den zeitlichen Verlauf der Setzung, den Koeffizienten der Konsolidation und Kennwerte aus der Druck-Setz-Kurve wie Vorbelastung (Preconsolidation) und Kompressionsindizes.

Der klassische Laborversuch ist der Konsolidationsversuch im Oedometer. Dabei wird eine saturierte Bodenprobe in einem ringförmigen Zylinder zwischen zwei Porenwassersperren platziert. Unter beidseitig oder einseitig entlasteten Bedingungen wird schrittweise eine vertikale Last aufgebracht und die Veränderung der Probenhöhe über die Zeit gemessen. Drainage erfolgt in der Regel in eine Richtung (Einweg-Drainage) oder beidseitig (Zweiweg-Drainage). Aus dem zeitlichen Verlauf der Setzung lassen sich die äquivalenten Konsolidationskoeffizienten, besonders der Koeffizient c_v, sowie weitere Parameter wie die Druck-Setz-Kurve bestimmen.

Wichtige Auswertungsergebnisse sind der zeitabhängige Konsolidationskoeffizient c_v, die Form der Druck-Setz-Kurve (Cc, Cr) und der Preconsolidation-Peak p_0. Die Bestimmung erfolgt oft durch Ausnutzung desZeitfaktors T_v, der aus Tabellenwerten für den jeweiligen Verdichtungsgrad abgelesen wird, unter Berücksichtigung der Drainagepfadlänge H_d. Ergänzend dienen Feldversuche und Langzeitüberwachung der Validierung.

Anwendungen liegen in der Vorhersage von Bauwerkssetzungen, der Dimensionierung Drainagesysteme und der Grundlage technischer Entscheidungen bei Bodenauswahl und Fundamentarten. Grenzen sind Probenverformungen, Probenfehler, ungleichmäßige Bodenverhältnisse und der zeitliche Aufwand; daher werden Konsolidationsuntersuchungen oft durch ergänzende Feldtests ergänzt.