Quelltext der Seite Triaxialgerät

Das '''Triaxialgerät''' ('''Dreiaxialgerät''', '''Triaxialzelle''') ist ein Versuchsgerät eines [[Felsmechanik|fels]]- oder [[Bodenmechanik|bodenmechanischen]] Labors, mit dem die [[Scherparameter]] ([[Kohäsion (Bodenmechanik)|Kohäsion]] <math>c</math> und [[Reibungswinkel]] <math>\phi</math>) einer Fels- oder [[Boden (Bodenkunde)|Bodenprobe]] ermittelt werden können. Die Versuchsdurchführung ist in der DIN EN ISO 17892-8, ISRM SM Triaxial Compressive Strength - revised - 1983 und ASTM 7012 festgelegt.

== Allgemeines ==
[[Datei:Präzisions-Triaxialprüfstände (35483296385).jpg|mini|Präzisions-Triaxialprüfstände der [[Bundesanstalt für Wasserbau]]]]
Es ist ein zylindrisches Gerät, in das eine Gesteins- oder Bodenprobe (die möglichst ungestört aus einem Bohrkern entnommen wird) eingesetzt wird. Oben hat das Gerät einen Druckstempel, der auf die Probe drückt, und seitlich wird sie von einem größeren Zylinder umhüllt, der mit einer Flüssigkeit (oder Druckluft) gefüllt ist. Die Probe ist mit einer Gummi- oder Latexhülle so abgedichtet, dass die Flüssigkeit nicht eindringen kann. Oben und unten sind Filterkeramiken angeordnet, die Wasser oder andere Fluide aus der Probe entweichen lassen können.

Beim Versuch wird die Probe seitlich und von oben mit Druck belastet, bis sie bricht. Zuerst wird ein radialer Druck aufgebracht, dann wird mit dem Druckstempel von oben ein vertikaler Druck erzeugt. Beide Spannungen werden gemessen und können auch variiert werden. Außerdem wird die Zusammendrückung gemessen.
Typisch für den Bruchzustand ist, dass die Probe ab Überlastung von oben auf einer oder mehreren schrägen Flächen abschert, also Probenteile schräg zur Seite hin abgleiten.

Aus den Spannungsverhältnissen beim Bruch berechnet man dann die Scherparameter. Hierzu dienen die [[Mohrscher Spannungskreis|Mohrschen Spannungskreise]], von denen jeder Versuch einen Kreis liefert. Die Ergebnisse mehrerer Versuche trägt man in ein Diagramm mit [[Druckspannung]]en und [[Schubspannung]]en ein und zeichnet die einhüllende Gerade der Bruchkreise (die Schergerade), an der man direkt die Scherparameter ablesen kann.

Die Scherparameter benötigt man bei der [[Standsicherheit]]sberechnung von [[Böschung]]en, [[Fundament]]en und [[Bauwerk]]en, die auf Böden gegründet werden.

Je nachdem, ob man während des Versuches und während des Bruches zulässt, dass das Wasser oder anderes Porenfluid entweichen kann oder nicht und wie schnell man die Probe belastet, gibt es Varianten für die Scherversuche mit dem Triaxialgerät:
* Konsolidierter, drainierter Versuch (CD-Versuch)
* Konsolidierter, undrainierter Versuch (CU-Versuch)
* Unkonsolidierter, undrainierter Versuch (UU-Versuch)
In der Natur können alle diese Verhältnisse vorkommen, deshalb muss man den Versuch so durchführen, wie er am besten die Natur und den Bauzustand wiedergibt. Die resultierenden Scherparameter sind entsprechend verschieden.

Das Triaxialgerät heißt so, weil in Richtung aller drei, rechtwinkelig zueinander stehenden, Koordinatenachsen Druck auf die Probe ausgeübt wird (oder zwischen allen 6 Seiten eines Würfels.) Der Versuch wird deshalb auch dreiaxialer Druckversuch oder triaxialer Kompressionsversuch genannt. Wenn der seitliche Druck ganz weggelassen wird, handelt es sich um einen einaxialen Druckversuch mit unbehinderter Seitendehnung, den sogenannten Zylinderdruckversuch.

== Kurze Bemerkungen zur Historie ==
Verwendet wurde das Triaxialgerät schon 1910 von [[Theodore von Kármán]]<ref group="Anm.">Dokumentiert ist dies etwa bei: B. Vasarhelyi: ''Tribute to the first triaxial test performed in 1910.'' In: Acta Geod. Geophys. Hung., Band 45, 2010, S. 227. Darauf wies aber auch schon [[Alec Skempton]] in den 1950er Jahren hin.</ref>, um die Mohr-Coulombschen Spannungsbedingungen zu überprüfen. Für die Bodenmechanik wurde 1928 von Joachim Ehrenberg (einem Mitarbeiter von [[Hans-Detlef Krey]] in Berlin) ein erstes Triaxialgerät konstruiert.<ref>Klaus Weiß ''50 Jahre Degebo'', Degebo Mitteilungen Nr. 33, 1978, S. 25.</ref> Triaxialgeräte wurden insbesondere in den 1930er Jahren von [[Karl von Terzaghi]] und [[Leo Rendulic]] in Wien (und von Rendulic und [[Arthur Casagrande]] danach in Berlin bei der [[Deutsche Gesellschaft für Bodenmechanik|Degebo]]) zur experimentellen Untermauerung des Konzepts effektiver Spannungen benutzt. Das Gerät wurde insbesondere in den 1940er Jahren vom Terzaghi-Schüler Arthur Casagrande in Harvard weiterentwickelt (dieser befasste sich damit allerdings schon um 1930 am MIT) und zum Beispiel in England in den 1950er Jahren von [[Alan W. Bishop]]. Letzterer schrieb mit [[David Henkel]] ein Standardwerk über das Triaxialgerät.<ref>Bishop, Henkel ''The measurement of soil properties in the triaxial test'', 2. Auflage, Edward Arnold, London 1962.</ref>

== Weblinks ==
<!--Nur mit Passwort zugänglich
*[http://www.grundbau.tu-berlin.de/download/skripte/gb1/kap09.pdf TU Berlin, siehe dort Seite 9, Kapitel 9.3] (PDF-Datei)
-->
*[http://www.gb.bv.tum.de/download/skript/vorl-g-i.pdf TU München, siehe dort Seite 11, Kap. I.4.1] (PDF-Datei; 1,41 MB)

== Siehe auch ==
*[[Rahmenschergerät]],
*[[Kastenschergerät]],
*[[Kreisringschergerät]]

== Anmerkungen ==
<references group="Anm." />

== Einzelnachweise ==
<references />

{{SORTIERUNG:Triaxialgerat}}
[[Kategorie:Schergerät]]