DIN 18130-2-2015 Soil investigation and testing - Determination of the coefficient of water permeability - Part 2 Field tests《土壤勘察和试验 水渗透系数的测定 第2部分 现场试验》.pdf

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1、August 2015DEUTSCHE NORM DIN-Normenausschuss Bauwesen (NABau)Preisgruppe 20DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 93.020!%AL“2306141www.din.deDDIN 18130-2Baugrund,

2、 Untersuchung von Bodenproben Bestimmung des Wasserdurchlssigkeitsbeiwerts Teil 2: FeldversucheSoil, investigation and testing Determination of the coefficient of water permeability Part 2: Field testsSol, reconnaissance et essais Dtermination du coefficient de permabilit leau Partie 2: Essais sur l

3、e terrainAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 53 Seitena DIN 18130-2:2015-08 2 Inhalt Seite Vorwort 51 Anwendungsbereich . 62 Normative Verweisungen . 63 Begriffe . 64 Bezeichnung 95 Versuchsgrundlagen . 105.1 Sttigungszustand 105.2 Temperatur . 105

4、.3 Isotropie und Homogenitt . 105.4 Absenk- und Auffllversuch 105.4.1 Allgemeines . 105.4.2 Hydraulisches Geflle . 105.5 Einschwingversuch . 106 Versuchsanordnungen . 106.1 Strmungsrichtung und Druckhhe . 106.2 Messen der Standrohrspiegelhhen . 116.2.1 Bezugshhe . 116.2.2 Grundwasserspiegel . 116.2.

5、3 Wasserspiegel in der Versuchsstelle 116.3 Messen der Wassermenge bzw. des Durchflusses . 116.4 Verhinderung der Umlufigkeit 126.5 Wahl der Versuchsanordnung . 127 Versuche im Bohrloch 127.1 Bodenarten . 127.2 Gerte . 127.3 Anordnung . 137.3.1 Versuch bei zurckgezogener Verrohrung . 137.3.2 Versuch

6、 im zur Grundwassermessstelle ausgebauten Bohrloch 137.4 Durchfhrung 137.4.1 Herstellen des Bohrlochs . 137.4.2 Ausbau des Bohrlochs . 147.4.3 Versuchsablauf 177.5 Auswertung 207.5.1 Absenkversuch und Auffllversuch 207.5.2 Einschwingversuch . 248 Versuche mit Aufsatzgert (A) . 278.1 Bodenarten . 278

7、.2 Gerte . 278.3 Anordnung . 288.4 Durchfhrung 288.5 Auswertung 299 Versuche in Dichtwnden (DW) . 299.1 Arten der Dichtwand . 299.2 Gerte . 299.3 Herstellen des Bohrlochs . 299.3.1 Anforderungen an die Geometrie 299.3.2 Ausbau des Bohrlochs . 299.4 Durchfhrung 299.5 Auswertung 29DIN 18130-2:2015-08

8、3 10 Angabe der Versuchsergebnisse 3211 Anwendungsbeispiele . 3311.1 Anwendungsbeispiele zu Abschnitt 7 (Versuche im Bohrloch) . 3311.1.1 Absenkversuch, stationr, in gespanntem Grundwasser, Vollraumbedingung . 3311.1.2 Auffllversuch, stationr, in gespanntem Grundwasser, Halbraumbedingung . 3411.1.3

9、Instationrer Versuch mit Verdrngungskrper in gespanntem Grundwasser, Vollraumbedingung . 3511.1.4 Instationrer Auffllversuch mit freiem Grundwasserspiegel und Auswertung nach dem Verfahren von Bouwer und Rice . 3811.1.5 Einschwingversuch: asymptotischer Verlauf des Wiederanstiegs . 4111.1.6 Einschwi

10、ngversuch: oszillierender Verlauf des Wiederanstiegs . 4411.2 Anwendungsbeispiel zu Abschnitt 8 (Versuch mit dem Aufsatzgert) . 4611.3 Anwendungsbeispiel zu Abschnitt 9 (Dichtwand) . 48Anhang A (informativ) Anpassungsgleichungen zur Ermittlung der Koeffizienten A, B und C als Funktion des Verhltniss

11、es l0/r0zur Ermittlung der bezogenen Reichweite der Absenkung R/l0nach Bouwer und Rice 52Literaturhinweise 53Bilder Bild 1 Bohrloch mit Messstrecke in standfestem Boden; Abdichtung mit Packer . 15Bild 2 Bohrloch mit Messstrecke in nicht standfestem Boden mit Filterkies und Abdichtung: Messstrecke im

12、 Halbraum“ gespanntes Grundwasser . 16Bild 3 Bohrloch mit Messstrecke in nicht standfestem Boden mit Filterkies und Tonabdichtung: Messstrecke im Vollraum“ dargestellt fr Grundwasser mit freier Oberflche 17Bild 4 Bohrloch mit Messstrecke in nicht standfestem Boden mit Filterkies und Abdichtung: Mess

13、strecke bildet vollkommenen Brunnen“ gespanntes Grundwasser 18Bild 5 Versuchsanordnung beim Einschwingversuch (E) 20Bild 6 Ermittlung des wirksamen Ruhewasserspiegels mit Hilfe der Geschwindigkeitslinie . 21Bild 7 Koeffizienten A, B und C ber l0/r0(nach Bouwer und Rice, 1976) . 24Bild 8 Asymptotisch

14、er Verlauf“ 25Bild 9 Oszillierender Verlauf“ 26Bild 10 Aufsatzgert . 28Bild 11 Auffllversuch in Dichtwand . 30Bild 12 Absenkversuch in gespanntem Grundwasser Vollraumbedingung 33Bild 13 Auffllversuch in gespanntem Grundwasser Halbraumbedingung . 35Bild 14 Instationrer Versuch mit Verdrngungskrper in

15、 gespanntem Grundwasser 36Bild 15 Zeitlicher Verlauf des Wiederansteigens im Bohrloch . 37DIN 18130-2:2015-08 4 Bild 16 Instationrer Auffllversuch in freiem Grundwasser 38Bild 17 Absinkgeschwindigkeit des Wasserspiegels . 39Bild 18 Wasserstandsnderung beim Auffllversuch 40Bild 19 Einschwingversuch i

16、n gespanntem Grundwasser . 42Bild 20 Asymptotischer Wiederanstieg des Grundwassers . 42Bild 21 Ermittlung des Steigungskoeffizienten aus Bild 20 . 43Bild 22 Einschwingversuch in freiem Grundwasser . 44Bild 23 Oszillierender Anstieg des Grundwassers . 45Bild 24 Ermittlung des Steigungskoeffizienten a

17、us Bild 23 . 46Bild 25 Temperaturkalibrierkurve fr Aufsatzgert Nr. A2 . 47Bild 26 Bodenprofil, Geometrie und Druckhhenverteilung an der Schlitzwand . 49Tabellen Tabelle 1 Bestandteile der Normbezeichnung. 9 Tabelle 2 Zeitlicher Verlauf des Wiederansteigens im Bohrloch . 37 Tabelle 3 Wasserstandsentw

18、icklung beim Auffllversuch . 39 Tabelle 4 Messdaten, asymptotischer Verlauf . 43 Tabelle 5 Messdaten, oszillierender Verlauf 45 Tabelle 6 Versuchsprotokoll und Auswertung . 47 Tabelle 7 Wassertemperatur . 49 Tabelle 8 Standrohrspiegelhhen ber Schlitzwand OK . 50 Tabelle 9 Anwendungsbeispiel zu Absch

19、nitt 9: Ermittlung der Wasserdurchlssigkeit einer Schlitzwand . 51 DIN 18130-2:2015-08 5 Vorwort Dieses Dokument wurde vom Arbeitsausschuss NA 005-05-03 AA Baugrund; Laborversuche“ im DIN-Normenausschuss Bauwesen (NABau) erarbeitet. DIN 18130 Baugrund Untersuchung von Bodenproben besteht aus folgend

20、en Teilen: Teil 1: Laborversuche Teil 2: Feldversuche Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Texte dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. Das DIN und/oder die DKE sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. DIN 18130-2:2015-08 6

21、1 Anwendungsbereich Diese Norm gilt fr die Bestimmung des Wasserdurchlssigkeitsbeiwerts von Bden unter dem Grundwasserspiegel und knstlich hergestellter Dichtungsmassen durch Feldversuche. Die Ermittlung der Wasserdurchlssigkeit ber dem Grundwasserspiegel ist noch nicht Stand der Technik und wird in

22、 dieser Norm nicht behandelt. Die Untersuchungsergebnisse werden im Grund-, Erd- und Deponiebau angewendet. Sie sind Grundlage z. B. fr die Berechnung von Grundwasserstrmungen und zur Beurteilung der Durchlssigkeit von Dichtungs- und Injektionswnden. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente,

23、 die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderu

24、ngen). DIN 4021, Baugrund Aufschluss durch Schrfe und Bohrungen sowie Entnahme von Proben DIN 4022-1, Baugrund und Grundwasser Benennen und Beschreiben von Boden und Fels Schichtenverzeichnis fr Bohrungen ohne durchgehende Gewinnung von gekernten Proben im Boden und im Fels 3 Begriffe Fr die Anwendu

25、ng dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe. 3.1 Potentialflche geometrischer Ort aller Punkte im Grundwasserkrper mit gleicher Standrohrspiegelhhe QUELLE: DIN 4049-3:1994-10, Begriff 3.5.7, modifiziert Anmerkung wurde gestrichen 3.2 Potentiallinie Verschneidungslinie zwischen Potentialflche e

26、ines Grundwasserkrpers und Grundwasserlngsschnitt QUELLE: DIN 4049-3:1994-10, Begriff 3.5.8 3.3 Grundwasserstromlinie Abbildung einer idealisierten Bewegungsspur von Grundwasserteilchen im Potentialfeld eines Grundwasserkrpers QUELLE: DIN 4049-3:1994-10, Begriff 3.5.9, modifiziert Anmerkung wurde er

27、setzt durch Anmerkung 1 zum Begriff Anmerkung 1 zum Begriff: In hydraulisch isotropen Bden (d. h. in Bden, deren Durchlssigkeit in allen Richtungen gleich gro ist) stehen Grundwasserstromlinien senkrecht auf den Potenzialflchen eines Grundwasserkrpers. DIN 18130-2:2015-08 7 3.4 Strmungsfeld Bereich

28、im Boden, in dem Grundwasser strmt 3.5 Strmungsnetz Netz aus Grundwasserstromlinien und Potentiallinien im Strmungsfeld 3.6 Formfaktor F Verhltnis zwischen dem Zufluss zu oder dem Abfluss aus einer Kugelquelle Qkugund dem Zufluss zu bzw. dem Abfluss aus einer zylindrischen Versuchsstelle Qzylbei gle

29、ichem Radius r0und gleichem hydraulischen Unterschied h zur Druckhhe des Grundwassers F = Qkug/ Qzyl(1) 3.7 Transmissivitt Integral des Durchlssigkeitsbeiwerts ber die Grundwassermchtigkeit QUELLE: DIN 4049-3:1994-10, Begriff 3.5.23 3.8 Zufluss einem Raum in der Zeiteinheit zuflieendes Wasservolumen

30、 QUELLE: DIN 4049-3:1994-10, Begriff 2.2.15, modifiziert Verweisung wurde gestrichen 3.9 Ausfluss aus einem Raum in der Zeiteinheit ausflieendes Wasservolumen QUELLE: DIN 4049-3:1994-10, Begriff 2.2.16, modifiziert Anmerkung wurde gestrichen 3.10 Durchfluss Wasservolumen, das einen bestimmten Quersc

31、hnitt in der Zeiteinheit durchfliet QUELLE: DIN 4049-3:1994-10, Begriff 2.2.14, modifiziert Anmerkung wurde gestrichen 3.11 Volumenstrom berbegriff fr das einem Raum in der Zeiteinheit zuflieende, aus ihm ausflieende oder durch einen Querschnitt durchflieende Wasservolumen 3.12 Filterstrecke Hhe der

32、 Schttung aus Filterkies oder -sand im Bohrloch 3.13 Absenkversuch zeitlich begrenzte Entnahme von Grundwasser aus einem Brunnen oder einer Grundwassermessstelle zur Bestimmung geohydraulischer Kenngren des Bodens DIN 18130-2:2015-08 8 3.14 Auffllversuch zeitlich begrenztes Einbringen von Wasser in

33、Brunnen oder Grundwassermessstellen zur Bestimmung geohydraulischer Kenngren des Bodens QUELLE: DIN 4049-3:1994-10, Begriff 3.5.25 3.15 Versuch mit Verdrngungskrper Versuch, bei dem die Wasserspiegelhhe in einem Brunnen oder einer Grundwassermessstelle fr einen instationren Bohrlochversuch durch ein

34、maliges Einbringen oder Herausziehen eines Verdrngungskrpers eingestellt wird 3.16 Einschwingversuch Bestimmung der Transmissivitt eines Grundwasserleiters durch Messen der Wasserspiegelbewegung einer einmalig dynamisch angeregten Wassersule in einer Grundwassermessstelle DIN 18130-2:2015-08 9 4 Bez

35、eichnung Folgende Bestandteile ergeben die Bezeichnung dieser Norm. Tabelle 1 Bestandteile der Normbezeichnung Bestandteil der Normbezeichnung Angabe in dieser Norm Benennungsblock Versuch Identifizierungsblock Norm-Nummer DIN 18130-2 Merkmale Absenkversuch (AB) Auffllversuch (AU) Einschwingversuch

36、(E) Versuch mit Verdrngungskrper (V) Versuch mit Aufsatzgert (A) Versuch in Dichtwand (DW) Stationrer Versuch (S) Instationrer Versuch (I) Vollraumbedingungen (VR) Halbraumbedingungen (HR) BEISPIEL Bezeichnung eines Feldversuchs nach dieser Norm (DIN 18130-2) zur Bestimmung des Wasserdurchlssigkeits

37、beiwerts im Boden, mit dem Absenkversuch (AB) mit gleichbleibender Druckhhe (S) bei Vollraumbedingungen (VR). Versuch DIN 18130 2 AB S VR Benennungsblock Norm-Nummer Merkmale-Block (beginnt mit Norm-Teilnummer) DIN 18130-2:2015-08 10 5 Versuchsgrundlagen 5.1 Sttigungszustand Der Durchlssigkeitsbeiwe

38、rt k des gesttigten Bodens kann zuverlssig nur an einem Strmungsfeld unterhalb des Grundwasserspiegels ermittelt werden. Bei Versuchen oberhalb des geschlossenen Kapillarsaums tritt bei allen Versuchsanordnungen im Boden zunchst ein Sttigungsvorgang ein. Solche Versuche sind erst bewertbar, wenn sic

39、h der Volumenstrom bei gleichem Potentialunterschied mit der Zeit nicht mehr ndert. Der Durchlssigkeitsbeiwert k bezieht sich dann auf einen mittleren Sttigungsgrad im Strmungsfeld, der durch Fortsetzung des Versuchs nicht mehr signifikant erhht werden kann. ANMERKUNG Da die Auswertung von Versuchen

40、 zur Ermittlung des Wasserdurchlssigkeitsbeiwerts in der wasserungesttigten Zone des Bodens noch nicht hinreichend erforscht ist, beschrnkt sich die Norm auf die Ermittlung des Wasserdurchlssigkeitsbeiwerts im gesttigten Boden. 5.2 Temperatur Die Messung der Wassermengen bei geringem Volumenstrom wi

41、rd durch die Volumennderung des Wassers infolge der tglichen Temperaturnderungen beeintrchtigt. Zudem ndert sich mit der Temperatur auch die Zhigkeit des Wassers (siehe DIN 18130-1:1998-05, 5.7). Daher ist bei den Versuchen die Temperatur zu bercksichtigen. 5.3 Isotropie und Homogenitt Isotropie lie

42、gt vor, wenn Eigenschaften hier die Wasserdurchlssigkeit richtungsunabhngig, Homogenitt liegt vor, wenn sie ortsunabhngig sind. 5.4 Absenk- und Auffllversuch 5.4.1 Allgemeines Zur Ermittlung des Durchlssigkeitsbeiwerts im Feld wird im Boden ein Strmungsfeld mit bekanntem Formfaktor erzeugt. Potentia

43、lunterschied und Volumenstrom (zeitlicher Zu- oder Abfluss) werden gemessen. 5.4.2 Hydraulisches Geflle Das hydraulische Geflle ist an der Eintrittsflche bzw. Austrittsflche der Versuchsstelle am grten und nimmt von hier lngs einer Stromlinie mit zunehmender Entfernung ab. nderungen des Porenanteils

44、 beeinflussen die Wasserdurchlssigkeit des Bodens und damit das hydraulische Geflle. Deshalb sollten im Bereich unmittelbar neben der Ein- bzw. Austrittsflche die Bodeneigenschaften durch Einflsse bei der Versuchsvorbereitung (z. B. Auflockerung oder Verdichtung beim Bohren) oder durch Einflsse bei

45、der Versuchsdurchfhrung (Aussplen von Feinteilen Suffosion oder Zusetzen von Poren von im Versuchswasser schwebenden Feinteilen Kolmation) nicht verndert werden. 5.5 Einschwingversuch Der Versuch dient dazu, die Transmissivitt eines Grundwasserleiters und daraus dessen Durchlssigkeits-beiwert zu erm

46、itteln. Dazu wird der Ruhewasserspiegel einer Grundwassermessstelle mittels Druckluft abgesenkt. Nach pltzlicher Entspannung kehrt der abgesenkte Wasserspiegel, mehr oder weniger gedmpft, in seine Ausgangslage zurck. 6 Versuchsanordnungen 6.1 Strmungsrichtung und Druckhhe a) Nach der Strmungsrichtun

47、g wird unterschieden zwischen: DIN 18130-2:2015-08 11 1) Versuch mit Wasserentnahme (Absenkversuch (AB) oder Verdrngung des Wasserspiegels durch Zugabe von Druckluft in die Versuchsstelle: der freie Wasserspiegel in der Versuchsstelle liegt whrend des Versuchs unterhalb des Grundwasserspiegels; 2) Versuch mit Wasserzugabe (Auffllversuch (AU): der freie Wasserspiegel in der Versuchsstelle liegt whrend des Versuchs oberhalb des Grundwassers