• . hulsclle Ingenieurgeologische Erkundung -o ........... T•L

Verfahren der ingenieurgeologischen 168-2201 ...... Feldversuche Gruppe 216

Verbindlich ab 1.1.1966

Diese r Standard gilt für ingenieurgeologische ~rkundungen im Lockergestein.

Inhaltsverzeichnis

1. 2. 2. 1. 2. 1. 1. 2.1. 2. 2. 1. 3. 2. 2. 2. 3. 3.

3.1. 3. 1. 1. 3. 1. 2. 3. 1. 3. 3. 2. 3. 2. 1. 3. 2. 2. 3. 2. 3. 3. 2. 4. 4.

4. 1. 4.1. 1. 4.1. 2. 4. 2. 4. 3. 5.

1.

Grundsätze Au! s chlußar bei ten Sondierungen Peilstangensondierungen Sondierungen mit der leichten Rammsonde Drucksondierungen Probenahme mittels Bohrungen Probenahme mittels Schürfe Physikalische Untersuchungen zur Ermittlung ingenieur­geologischer Kennw.erte Feuchtrohdichte Ungestörte Proben zur Ermittlung der Feuchtrohdichte Bestimmung des Volumens durch Ersatzmethoderi' Radiometrische Dichtebestimmung Wassergehalt Luft pylmomete rmethode Carbid-Methode (CM) Thermometermethode Radiometrische Wassergehaltsbestimmung Geophysikalische Untersuchungen für großflächige ingenieurgeologische Erkundungen Seismik" Refraktionsseismik Bodenvibrator- und Ultraschallmessungen Geoelektrik Erdmagnetik Bestimmung von hydrogeologischen Parametern

GRUNDSÄTZE

Dieser Standard bestimmt die Verfahren und die Anwendungsmöglichkeiten der wichtigsten ingenieurgeologischen Feldversuche in Übereinstimmung mft den Forderunsen des Standards TGL 168-1000 Ingenieurgeologische Erkundung, Allgemeine Grundsätze una Vorschriften.

Bestätigt: 5.4.1966, VVB Geologische Forschung und Erkundung, Berlin

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TGL 168-2201

2. · AUFSCHLUSSARBEITEN

2. 1. Sondierungen Sondierungen sind Felduntersuchungen in f!tein- und geröllfreien Locker­gesteinen zur Vorerkundung des Baugrundes für die Festlegung erforder­licher Bohrungen und zur Ergänzung vorhandener Aufschlüsse . Es werden Sondenstäbe unterschiedlicher Ausführung durch Schlagen bzw. Rammen oder Drücken in das Lockergestein eingebracht, wobei das Eiri.di::ingen in Abhängigkeit vom Kraftaufwand ·registriert wird. Bei manchen Sondierver­fahren ist auch die Entnahme von Rillenproben möglich. Durch Sondierun­gen erhält man Angaben über Lagerunsunterschiede, die Lagerungsdichte von nichtbindigen und die Zustandsform von bindigen Lockergesteinen. Sondierungen dienen ferp.er der Erkundung von Schichtgrenzen, Hohlräu­men, der Feststellung der Grundwasseroberfläche sowie der Überprüfung der erreichten Verdichtung von Schüttungen. Außerdem geben sie AufscQ.luß über die TragfAhigkeit und die notwendige Länge von Pfähle~. Der Einsatz von Sondierungen muß in Übereinstimmung qiit TGL 11 457 Umfang und Auswahl von Aufschlüssen, TGL 168-1000 und - beim Verkehrs­bau - TGL 11 482 Erdarbeiten erfolgen.

2.1.1. Peilstangensondierungen Peilstangensondierungen werden bei einfachen und mittleren Er~dungs­bedingungen gemäß TGL 168-1000 zur Überprüfung der ingenieurgeologi­schen Verhlltniese durchgeführt. Peilstangensondierungen geben nur einen annl.hernden Überblick über die Lagerungsver,e.ältnisse des Untergrundes. Dieses Verfahren darf als alleiniger Aufschluß nur für leichte setzungs­unempfindliche Bauwerke und für einfache Verkehrsanlagen benutzt werden. Für alle anderen Fälle darf es zur Vervollständigung des Gesamtübel'.blik­kea über die Untergrun4verhältnisse dienen.

2.1. 2. Sondierungen m it der leichten Rammsonde = dynamische Sondie­rung

Sondierungen mit der leichten Rammsonde können bis 1 O m Tiefe durchge­führt werden. Brauchbare Kennzahlen lassen sich unter bestimmten Bedin-

. gungen bis 6 m Tiefe ermitteln. Durchführung, Anwendun~ ·und Auswertung einer Rammsondlerung erfolgt nach TGL 11461/02 Baugrundmechanik, Prüfungen im Feld, Sondierungen mit der leichten Rammsonde (in Bear­beitung).

2.1. 3. Drucksondierungen" statische Sondierung Die Drucksonde kann je nach Festigkeit des Untergrundes und nach Lei­stungast&rke des Gerätes bis zu Tiefen von maximal 30 m ' in stein- und geröllfreien Lockergesteinen eingesetzt werden. Die bei der Drucksondie­rung gemessenen Widerstände la~sen eine genauere und sicherere Beurteilung der Untergrundverhältnisse als bei einer Rammsondierung zu. DurchfOh­Mllli und Anwendung der Drucksondierung erfolgt nach TGL 11461/03 Baugrundmechanik, PrQfungen im Feld, Druc;ksondierungen (in Bearbeitung).

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2. 2. Probenahme mittels Bohrungen Bohrungen, aus denen gestörte und ungestörte Proben entnommen und un­tersucht werden sollen, sind nach TGL 11456 Baugrunduntersuchungen, Bohr- und Schürfarbeiten - Probenahme U?d nach TGL 11 457 in Verbindung mit TGL 168-1000 anzusetzen und durchzuführen. Für die Entnahme unge­störter Proben sind - abweichend von der TGL 11457, die .als Mindest­durchmesser 50 mm vorschreibt - bei der Durchführung ingenieurgeoloii­scher Untersuchungen Stahlzylinder (Stutzen) von mindestens 80 mm Innen­durchmesser zu verwenden. Der Mindestdurchmesser ist erforderlich, um die bei Stahlzylindern geringeren Durchmessers auftretenden zu großen­Einflüas\! der Rei bung zwischen Zylinder und Gesteinsprobe weitestgehend auszuschalten.

2. 3. Probenahme mittels Schürfe Die Ausführung von Schürfen erfolgt nach TGL 11456 und TGL 11457. Schürfe geben über Lagerungsverhl.ltnisse, Schichtgrenzen und WaaHrfüh­rung in den oberen Bereichen einen genaueren Aufschluß als Bohrungen und Sondierungen. Sie ermöglichen eine ·siehere Entn.ahme von ungestörten Proben. SchOrfe, die voraussichtlich unter das Niveau der Fundament­oder Baugrubensohle reichen, müssen außerhalb der Fundamente, im Ver­kehrsbau außerhalb des eigentlichen Straßenkörpers, angelegt werden.

3. PHYSIKALISCHE UNTERSUCHUNGEN ZUR BESTIMMUNG INGENIEURGEOLOOISCHER KENNWERTE

Physikalische ingenieurgeologische Felduntersuchungen werden zur Beur­teilung der Lagerungsdichte und Bestimmung des Porenraumes von natür­lich gelagerten oder geschütteten und verdichteten Lockergeateinen durch­geführt. Es sind Verfahren zur Ermittlung der Feuchtrohdichte f! f und der Wasserzahl w, bezogen auf die Trockenmasse mT· Die Trockenrohdichte ~ t wird aus der Beziehung

f'f (>t =~

errechnet. ' Die Größe der Trockenrohdichte (>t gibt für Gesteine gleicher Genese und charakteristischer Zusammensetzung einen Anhalt für die La­gerungsdichte. Eine genauere Beurteilung der Lagerunglldicbte erfolgt für bindige und schwach bindige Lockergesteine durch das Verhlltnis der Trockenroh- zur einfachen Proctordichte Clp -Proctordichte gemU TGL 11462 / 09 -, also dur:ch ,

~ • 100 = Prozent der Proctordichte, E> p

oder bei rolligen Lockergesteinen durch das Verhl.ltnis der Differenz der Trockenrohdichte et und der Trockenrohdichte der lockersten Lagerung l'o zur Differenz der Trockenrohdichte der dichteaten Lagerung ('d und

der lockersten Lagerung (>o :

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3. 1. Feuchtrohdichte (lf Die Feuchtrohdichte er ist das Verhältni s der Feuchtmasse mF zum Ge­samtvolumen V der Probe

mF 'Ir =--v- I

3. 1. 1. Ungestörte Proben zur Ermittlung der Feuchtrohdichte

3. 1. 1. 1. Zylindermethode Die Probenahme mittels Stahlzylinder aus Bohrungen oder Schürfen und die Bestimmung des Volumens V und der Feuchtmasse mF erfolgt nach TGL 11 456 '1nd TGL 11462 / 06 Baugrundmechanik, Prüfungen im Laoora­torium, Rohdichte - Rohwichte, Porenzahl - Porenanteil. Die Probenahme ist bei bindigen und rolligen Lockergesteinen ohne gro­ben Kornanteil in Schürfen oder an der Gelllndeober!läche und bei bindigen Lockergesteinen ohne gröberen Kieskornanteil sowie bei nicht wasserge­sllttigten Lockergesteinen mit einer gewissen Feuchtigkeit auch in Bohrun­gen anwendbar.

3. 1. 1. 2. Tauchwägung Zur Volumenbestimmung wird aus der zu untersuchenden Schicht eine un­gestört herausgelöste Probe mit erhitztem Paraffin doppelt überzogen und in einem Tauchzylinder mittels hydrostatischer Waage gewogen. Die Überzugsmasse ist rechnerisch zu eliminieren. Die Feuchtmasse mF wird durch Wägung bestimmt. Die Untersuchung erfolgt nach TGL 11462 / 06.

3. 1. 2 . Bestimmung des Volumens durch Ersatzmethoden Bei Anwendung von Ersatzmethoden wird die Feuchtmasse einer Gesteins­probe durch Wägung ermittelt. Das Volumen wird durch Ausfüllen des bei der Probenahme entstandenen Hohlraumes mit einem geeigneten, in Mas­se und Volumen bekannten Ersatzfüllstoff bestimmt. Als Ersatzfüllstoff verwendet man Sand, Wasser ' (mit einer dfumen Folie als Unterlage), Gips, Kaltasphalt, Öl oder thixotrope Flüssigkeiten. Durch Ersatzmetho­den kann die Rohdichte auch bei rolligen Lockergesteinen mit gröberen Kornanteilen ermittelt werden, deren Probenahme mit einem Entnahme­zylinder erschwert oder nicht möglich i st. Die Anwendung der Ersatzmethoden ist nur an der Geländeoberfläche oder in Schürfen möglich und erfolgt nach TGL 11462/ 06.

3.1. 3. Radiometrische Dichtebestimmung Durch Absorption und Streuung von Gamma-Strahlen im Lockergestein wird über Eichkurven die Feuchtrohdichte mit + 2 % absolut ermittelt. Radiometrische Verfahren werden für eine rasclie Dichtebestimmung ober­flllchennaher, insbesonderer rolli1ter Lockergesteine mittels. Oberflächen-

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und Gabelsonde und für eine Dichtebestimmung in größeren Tiefen mittele Tie!ensonde angewendet. Si~ dienen zur Verdichtungskontrolle des Unterbaus und des Untergrundes bei Verkehrsbauten sowie von Schüttungen. Dichtebestimmungen mit radiometrischen Sonden können unter Berücksich­tigung entsprechender Korrekturen auch in verrohrten Bohrungen durchge- · führt werden.

3. 2. Wassergehalt Die hier besch,riebenen Methoden dienen zur Ermittlung der Wasserzahl, bezogen au! die Trockenmasse.

3. 2. 1. Lu!tpyknometermethode Mit dem Lu!tpyknometer werden die Reindichte (>s und die Wasserzahl an berg!euchten gestörten Proben mit einem Korndurchmesser< 20 mm au! Grund der Gasgesetze ermittelt. Die Durchführung und Auswertung erfolgt nach TGL 11 462/14 Baugrund­mechanik, Prüfung im Labor, Lu!tpyknometerprü!ung.

3. 2. 2. Carbid-Methode (CM) Die Methode beruht au! der leichten Zersetzbarkeit von Calciumcarbid bei Feuchtigkeitseinwirkung. Das CM-Gerät besteht aus einer kleinen Druck­flasche aus Stahl, die durch ein Manometer gasdicht verschlossen ist. Die zu untersuchende berg!euchte Probe wird zusammen mit Calciumcarbid in die Druckflasche eingefüllt und vermischt. Die Wasserzahl ist abhängii von der Höhe des am Manometer abzulesenden Gasdruckes, sie wird nach einer Tabelle bestimmt. Es können nur kleine Probemengen verwendet werden (etwa 20 g). Die Methode eignet s i ch zur Ermittlung der Wasserzahl feinkörniger Lok­kerg:esteine, die mit Calciumcarbid keine chemischen Reaktionen einge­hen.

3. 2. 3. T hermometermethode \ Die Methode beruht au! der vom Wassergehalt abhängigen Temperaturleit­fähigke it von Lockergesteinen. Der Wassergehalt wird mittels Tempera­tur- und Zeitmessungen besti mmt. Für die Anwendung sind ein Quecksil­berthermometer von 0,20 C Genauigkeit i m Meßbereich 0 ° bis 40 °c und eine Stoppuhr erforderlich. Für jedes verwendete Thermometer ist eine Eichkurve der Abhängi~keit von Zeit und Feuchtigkeit zu konstruieren. Das Verfahren ist nur zur Ermittlung der Wasserzahl von Sanden und Kiessanden geeignet. Es wird am Anatehenden oder an einer bergfeuchten gestörten Probe angewendet.

3. 2. 4. Radiometrische Wassergehaltsbestimmung Das Gestein wird mittels einer Neutronenquelle bestrahlt. Durch Reaktion mit Wassersto!!atomkernen erfolgt eine Streuung und Energie verminderung der ausgestrahlten Neutronen. Mit Hilfe dieses Verfahrens wird der Was­sergehalt mit einer Genauigkeit von~ 2 'l'o absolut ermittelt. Eine Ver!Al­schung der Meßergebnisse tritt bei Vorhandensein chlorhaltiger Salze au!.

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Radiometrische Wassergehaltsbestimmungen können unter Berücksichti­gung entsprechender Korrekturen auch in verrohrten Bohrun~en durchge­führt werden.

4. GEOPHYSIKALISCHE UNTERSUCHUNGEN FÜR GROSSFLÄCHIGE INGENIEURGEOLOGISCHE ERKUNDUNGEN

Geophys'ikalische Felduntersuchungsverfahren sind als rasche und groß­flächige Kartierungsmethode zur Einschätzung der Lagerungsverhältnisse und· der physikalischen Eigenschaften von Gesteinskomplexen anwendbar. Sie sind als Vorarbeiten für die Beurteilung eines Geländes als Bebauungs­standort geeignet. Auf Grund der auf diese Weise gewonnenen Erkenntnis­se ist es unter bestimmten Bedingungen möglich, die Anzahl der Auf schluß­punkte einzuschränken oder die Ergebnisse einzelner Bohrungen in Koi:re­lation zu setzen. Vor der Anwendung .des j~weiligen Verfahrens sind Eig­nungsteste ~zusetzen.

4. 1. / Seismik /

4. 1. 1. Refraktionsseismik Beim Refraktions-Verfahren wird die Laufzeit, die eine am Spreng- oder Schlagpunkt ausgelöste Erschiliterungswelle bis zum Eintreffen am Empfän­ger (Seismometer} benötigt, gemessen und ausgewertet. Das Verfahren ist für eine oberflächennahe Baugrund\Dltersuchung bis etwa 30 m Tiefe geeignet und kann bei Vorhandensein von Grenzflächen mit aus­geprägten Unterschieden der elastischen Eigenschaften oder der Dichte eingesetzt werden. Voraussetzung für die Anwendbarkeit ist, daß die unter- . lagernde Schicht eine größere Schallbärte aufweist als die überlagernde Schicht. Mit dem Meßverfahren ist u. a. die Erkundung des Reliefs der Felsoberkante unter Lockergesteinsbedeckung sowie die Feststellung der oberen Grundw.asseroberfläche in nichtbindigen Lockergesteinen möglich.

\

4. 1. 2. Bodenvibrator_- und Ultraschallmessungen Dieses Verfahren ist für die Untersuchung sehr schallharter Medien (Fels. Beton) besser geeignet 11.ls Refraktionsseismik. Die Wirkungstiefe ist, apparativ ?&dingt. zur Zeit noch gering (3 - 5 m).

4. 2. Geoelektrik Geoelektrische Messungen ilind erfolgversprechend einsetzbar, wenn ein genttaend großer Leitfähigkeitsunterschied zwischen den geoelektrisch zu trennenden geologischen Komplexen vorhanden ist. Die geoelektrischen Meßverfahren sind unter günstigen Bedingungen anwendbar zur Al:Jlrenzung von rolligen und bindigen Schichten, bei der Erkundung natürlicher Rohstol- 1

fe. zur Feststellung der Grundwasseroberfll.che in Sanden, zur Bestimmung · der Tiefe und des Reliefs des Felsuntergrundes. zur Lokalisierung von tek­tonischen Störungszonen und Erosionsrinnen sowie !Ur spezielle Fragen der Bauwerksüberwachung. wie Unterll.ufigkeitsbeurteilung von Stauanla­gen.

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4. 3. Erdmagnetik ' Dae Verfahren kann in epeziellen Flllen zur UntenuchWlf de1 Bau1nmdH auf baai1che Gesteinskörper 1owie zur OrtWlf verboraener EiMnten., wie BombenblindgAnpr, anrewendet -rden. '

5. BESTIMMUNG VON HYD:QOGEOLOGISCHEN PARAMETERN

5.1. In nichtbindigen Locker111teinen erfolat die BHtimmW1f der Durcb-11.saigkeit durch Pumpvereucbe oder durch Au•-rtWlf von Korn1rölen­analysen. In bindigen Lockerp1teinen erfolft die Beetimm1m1 der Durch­ll11igkeit durch Laboratoriumeve~1ucbe.

5. 2. In Grundwu1erleitern mit freiem Spie1el kann die B11Ummunc de1 Waaserab(abevermöpne durch Pumpversuche erfolpn. .

5. 3. Zur KllrWJir weiterer hydropolofi1cher.Fraien finden Schluck-, Flrb- und Tracervenuche Anwend1m1.

5. 4. Zur Beurteilunc dH WaHeraufnahmevermO(•n• und der Unterllu. fi•keit de~ BauenmdH von .TU.perren und Staubauwerlcen ..,.rden Untenu­chungen nach den "Richtlinien dH Zentralen Geolofi•chen Dienet11 sur Dw;~hftlhrunc polopcber UntereuclluncHrbeiten fllr den Bau von TU.pez:-­ren durcheefmirt.

Hinwei1e

Am 31.12.1965 lai beim Amt ftlr Standardiliierune noch ain veraleichba­rer GOST oder Fachbereich1tandard der UdSSR vor. Zu ppbener Zeit wird bekannt1e1ehen, dal ein veraleichbarer GOST oder FachbeNichltan• dard der UdSSR vorlieft. ·

Dieaer Standard iet entetanden unter BerGcnicbtieunc von:

TGL 168-1 000 Iacenieurpolop ehe ErlmnclWll, Allpmeine Gl'Ulld.atae und Vorechriften ftlr die Durchtllhrunt

TGL 11456 Bau1rund~ter1uchuncen, Bohr- und Schtlrfarbeiten -Probenahme

TGL 11457 BaQCrunduntereuch1D1Pn, Umtue und Auewahl von Auf-1cblt111en .

TGL li 459 Baqrundmechanik, Beiriffe und Formebeichen, Facb­auedrUcke, Formeiseichen (in Bearbeltuac)

TGL 11461/02 Baqrundmechanik. prQfunpn im Feld, SondiH1Jqe11 mit du leichten RalllJUonde Un Bearbeituq)

TGL 11461/0a Baqrurxlmecbanik, Pratuncen im Feld, Druclmondie­runpn (in Bearbeitunf)

TGL 11461/06 Bauirundmecbanik, PrQfuapD im Feld, a.dioaldl'M Soadierunpn (in Vorbereituq)

TGL 11462/06 Baqrundmecbanik, PrlfunlH im Labontorium, Rohdichte - Robwicbte, Poreuabl - P'orUlllt&l (in :eearbeitmrc)

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TGL 11462/09 Baugrundmechanik, Prüfungen im Laboratorium, Proctorprüfung

TGL 11 462/14 Baugrundmechanik, Prüfungen im Laboratorium, Luftpyknometerprüfung

TGL 11482/01-05 Baugrundmechanik, Erdarbeiten (in Bearbeitung)

Richtlinie des Zentralen Geologischen Dienstes zur Durchführung geologi­scher Untersuchungsarbeiten für den Bau von Talsperren. - Z. ang. Geol., ~ (1960) 9, S. 418 - 421, Berlin '

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