Direkter Scherversuch
Direkter Scherversuch
Im direkten Scherversuch wird in einem quaderförmigen Probekörper durch kinematischen Zwang eine Scherfläche parallel zur größeren Quaderfläche erzeugt. Dabei wird eine Normalbelastung senkrecht zur Scherfläche aufgebracht und die Querdehnung der Probe in der Ebene der Scherfläche verhindert. Der Versuch wird als Rahmen- oder Kreisringscherversuch in drei Teilversuchen mit unterschiedlicher Normalbelastung ausgeführt. Aus dem Versuchsergebnis werden die Scherparameter - der Reibungswinkel φ' und die Kohäsion c' - ermittelt. Die Scherparameter stehen für die Festigkeit des Bodens und werden in Berechnungen der Standsicherheit von Gründungs- oder Erdbauwerken verwendet.
Versuchsdurchführung nach DIN 18137-3 (Foto des Versuchsgerätes)
Die Bodenprobe wird in einen zweiteiligen Scherkasten eingebaut. An der Ober und Unterseite der Probe sind Filtersteine angeordnet, deren Oberfläche gezackt ausgebildet ist, um eine gute Verzahnung mit der Probe sicherzustellen. Die Scherfläche ist eben und verläuft zwischen dem feststehenden und dem verschieblichen Teil des Scherkastens.
Die Probe muss vor Beginn des Schervorgangs unter der konstanten Normalspannung konsolidieren. Für das Abscheren wird der untere Kastenteil gegen den oberen festgehaltenen Kastenteil verschoben Am oberen Kastenteil ist ein Kraftmesssensor angebracht, der die zum Festhalten des oberen Kastenteils erforderliche Kraft misst. Der Scherversuch ist ein weggesteuerter Versuch. Neben der neueren Versuchsanlage, in der der Versuch durch ein Druckluftsystem vollautomatisch gesteuert abläuft, wird auch der ältere, halbautomatische Versuchsstand verwendet. Die Verschiebungsgeschwindigkeit für das Abscheren ist konstant und wird je nach Bodenart so eingestellt, dass der Schervorgang ausreichend langsam erfolgt, um von konsolidierten Verhältnissen beim Abscheren ausgehen zu können. Gemessen und registriert werden die Normalkraft N, die waagerechte Scherkraft T, die Verschiebung und die lotrechte Verformung der Probe mit steigender Scherkraft.
Video 2 - Durchführung des 1. Teilversuchs
Zur Kontrolle werden mindestens drei Versuche mit unterschiedlicher Normalbelastung N durchgeführt.
Video 3 - Durchführung des 2. Teilversuchs
Für die Versuchsauswertung wird zunächst die Schubspannung τ in Abhängigkeit vom Scherweg Δl aufgetragen. Anschließend werden die maximalen Schubspannungen abhängig von den dazu gehörigen Normalspannungen in das Scherdiagramm eingetragen und die Scher- oder Bruchgerade als Regressionsgerade eingezeichnet. Ein Beispiel für die Auswertung eines Scherversuchs ist hier angegeben.
