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Rahmenscherversuch

 
     
  Versuch zur Bestimmung der Schwerfestigkeitsparameter Winkel der inneren Reibung und Kohäsion bei vollkommen behinderter Seitendehnung. Der Rahmen besteht aus zwei übereinander liegenden Teilen mit quadratischem oder rundem Querschnitt (Abb. 1). Die lichte Weite liegt zwischen 60 und 100 mm. Die runde oder quadratische Probe wird zwischen zwei gezahnten oder mit Stahlschneiden versehenen Filtersteinen eingebaut, lotrecht belastet und horizontal abgeschert. Die lotrechte Last N (Normalspannung σ) wird konstant gehalten, während die horizontale Scherkraft H (Schubspannung τ) so lange allmählich gesteigert wird, bis der Bruch in einer erzwungenen Scherfläche A unter Überwindung des Scherwiderstandes der eingebauten Probe eintritt. Die Scherlast ist weg-gesteuert. Die Scherkraft wird dann auf die Scherfläche A’=A-ΔA (ΔA=Verkleinerung der Querschnittsfläche beim Abscheren) bezogen. Im Bruchzustand besitzt der Boden noch Zusammenhalt. Die Auflast verteilt sich jedoch auf die gesamte Kolbenfläche A. Es gilt:
τ=H/A’ [kN/m2] und σ=N/A [kN/m2].
Zur Bestimmung der Schergeraden werden mindestens drei Einzelversuche mit unterschiedlicher Normalspannung durchgeführt. Jeder Versuch liefert ein Wertepaar σ/τ (Abb. 2) und einen Punkt auf
der Schergeraden. Aus dem Bezug der Werte Scherspannung τ und Scherweg Δl erhält man
Spannungsdeformationskurven (Scherverschiebungsdiagramme), die bei sprödem Verhalten die Restscherfestigkeit erkennen lassen.


RahmenscherversuchRahmenscherversuch 1 : Scherbüchse nach Casagrande (H=Horizontallast, N=Normallast).

RahmenscherversuchRahmenscherversuch 2 : a) Scherdiagramm für einen trockenen, lockeren Sand (τ=Scherspannung, σ=Normalspannung, φ’=Reibungswinkel); b) und c) σ/τ-Diagramm für einen bindigen Boden mit Restscherfestigkeit (τ=Scherspannung, φ’=Winkel der inneren Reibung bei Überkonsilidierung,φs=Winkel der inneren Reibung bei der Erstbelastung, c’=Kohäsion,


Wf=Wassergehalt der Probe, u=Porenwasserdruck, σ‘=effektive (wirksame) Spannung).
 
 

 

 

 
 
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