Feldversuch zum Rüttelstopfsäuleneinbau und Betrachtungen zur Hohlraumaufweitung

Die Rüttelstopfverdichtung kommt als Baugrundverbesserung weltweit in fein- und grobkörnigen Böden zum Einsatz. Jedoch sind die Zustandsänderungen des anstehenden Bodens infolge des vollverdrängenden Säuleneinbaus und der induzierten Vibration noch nicht ausreichend untersucht. Im ersten Teil dieses Beitrags werden daher in einem Feldversuch die Auswirkungen der Rüttelstopfsäulenherstellung auf den Zustand des anstehenden Bodens untersucht. Dabei zeigt sich, dass der Rüttelstopfsäuleneinbau in grobkörnigen Böden zu einer Verbesserung der bautechnischen Eigenschaften des anstehenden Bodens führen kann. Motiviert durch den Feldversuch betrachtet der zweite Teil der Arbeit anhand von simplifizierten Beispielen einen grundsätzlichen Vergleich verschiedener Hohlraumaufweitungsprozesse. Mithilfe eines hypoplastischen Stoffmodells wird dabei die Aufweitung eines Hohlraums infolge (1) einer monotonen und infolge (2) einer zyklischen Belastung betrachtet. Beide Fälle werden im Hinblick auf eine qualitative Übertragbarkeit auf die Modellierung der Säuleninstallation verglichen. Es zeigt sich ein qualitativ unterschiedliches Bodenverhalten: Eine monotone Aufweitung führt zum kritischen Zustand im Boden, während eine zyklische Aufweitung in Abhängigkeit von der Durchlässigkeit zu einer Verdichtung und/oder einer Spannungsrelaxation führt. Eine vollständige Vernachlässigung der Rüttlervibration in entsprechenden numerischen Modellen erscheint daher nicht zutreffend.