Die rheologische Charakterisierung tide- beeinflusster Böden mittels Daten aus der Mikropenetrometrie.

Stoppe, Nina, Wolter, Anne Christin and Horn, Rainer (2017) Die rheologische Charakterisierung tide- beeinflusster Böden mittels Daten aus der Mikropenetrometrie. [Paper] In: Jahrestagung der DBG - Horizonte des Bodens. , 2 - 7 September 2017, Göttingen .

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Abstract

Die bodenkundliche Rheometrie hat sich in den vergangenen Jahren immer weiterentwickelt, so dass Böden heute in Kompaktrheometern unter gut kontrollierten Scherbedingungen verlässlich rheologisch charakterisiert werden können. Demgegenüber stehen alterprobte und einfache Tests, wie die Messung von Eindringwiderständen, die die mechanischen Eigenschaften von Böden, d.h. deren Widerstandkraft gegen Deformation oder Fließen, unter relativ schlecht regulierten Scherbedingungen bestimmen. Das Einführen einer (Mikro-) Penetrometernadel in den Boden bzw. die Bodenprobe stellt dabei einen Prozess dar, der durch kontinuierliche Deformation und somit durch den Übergang immer neuer Bereiche vom elastischen in den viskosen Zustand gekennzeichnet ist. Da Penetrometerversuche deutlich einfacher durchzuführen sind als geräte- und kostenintensive Experimente mit dem Rheometer, stellt sich die Frage, ob das tatsächliche rheologische Verhalten mit Mikropenetrometerdaten verknüpft werden kann und wie diese Daten rheologisch zu interpretieren sind. Es wurden aus luftgetocknetem und auf < 2 mm gesiebtem Oberbodenmaterial von 8 Profilen aus dem tidebeeinflussten Bereich der Elbe Zylinderproben mit unterschiedlichen Trockenrohdichten (ρt: 1,4; 1,2; 1,0 g/cm3) hergestellt, die im quasi-gesättigten Zustand und bei Feldkapazität (Ψm: -6 kPa) untersucht wurden. Die rheologischen Kenngrößen (G', LVE etc.) wurden mittels deformationsgesteuerter Amplitudentests, die Eindringwiderstände mikropenetrometrisch (Nadeldurchmesser: 1,6 mm, Konus: 30°, v = 0,08 mm/s) bestimmt. Sowohl die Eindringwiderstände als auch die rheologischen Parameter zeigen eine deutliche Abhängigkeit von Trockenrohdichte und Matrixpotential: bei höherer Trockenrohdichte und bei negativerem Matrixpotenial, wird eine höhere (Mikro-)Strukturstabilität erreicht, wobei dieser Effekt zusätzlich durch Textur, Gehalt an organischer Substanz etc. beeinflusst wird. Darüber hinaus besteht eine positive Korrelation zwischen dem max. Eindringwiderstand und verschiedenen rheologischen Kenngrößen, wodurch anhand von statistischen Beziehungen eine rheologische Charakterisierung von tidebeeinflussten Böden durch Penetrometerdaten möglich wird. Des Weiteren zeigt die detaillierte Analyse der Penetrometerdaten, d.h. der Kraft-Tiefen-Kurven, dass sich das Bodenmaterial in Kontakt mit der Penetrometernadel zunächst elastisch und dann zunehmend viskos verhält und erlaubt damit eine rheologische Interpretation des Penetrations-Vorgangs.

Document Type: Conference or Workshop Item (Paper)
Research affiliation: Kiel University
Kiel University > Kiel Marine Science
OceanRep > The Future Ocean - Cluster of Excellence
Date Deposited: 18 Jan 2018 10:58
Last Modified: 23 Sep 2019 21:10
URI: http://oceanrep.geomar.de/id/eprint/41615

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