Arbeitsblatt Konsolidationssetzung mit Lösungen

Eine 4,5 m dicke Schicht aus normal konsolidiertem Ton (C_c = 0,5, e₀ = 1,4) hat in ihrer Mitte eine effektive Vertikalspannung von 140 kPa. Eine ausgedehnte Aufschüttung erhöht die Vertikalspannung im Ton um 55 kPa. Betrachte die Schicht als eine Teilschicht mit den Spannungen in ihrer Mitte. Bestimme die Primärkonsolidationssetzung S in mm.

Eine 9 m dicke, normal konsolidierte Tonschicht (γ_sat = 17,5 kN/m³, C_c = 0,25, e₀ = 1,1) liegt unter 4,5 m Sand (γ = 19 kN/m³). Der Grundwasserspiegel liegt an der Oberkante des Tons; verwende γ_w = 9,81 kN/m³. Eine ausgedehnte Aufschüttung erhöht die Vertikalspannung im ganzen Ton um 120 kPa. Betrachte die Schicht als eine Teilschicht mit den Spannungen in ihrer Mitte. Bestimme die Primärkonsolidationssetzung S in mm.

Eine 5,5 m dicke, überkonsolidierte Tonschicht hat C_c = 0,35, C_r = 0,06 und e₀ = 0,65. In ihrer Mitte beträgt die effektive Vertikalspannung 115 kPa und der Überkonsolidierungsgrad OCR = 2,5. Ein neues Gebäude erhöht die Vertikalspannung in der Schichtmitte um 120 kPa. Bestimme die Primärkonsolidationssetzung S in mm.

Eine 8 m dicke, überkonsolidierte Tonschicht hat C_c = 0,2, C_r = 0,04 und e₀ = 1,1. In ihrer Mitte beträgt die effektive Vertikalspannung 110 kPa und die Vorbelastungsspannung 140 kPa. Ein neues Gebäude erhöht die Vertikalspannung in der Schichtmitte um 20 kPa. Bestimme die Primärkonsolidationssetzung S in mm.

In einem Ödometerversuch im Labor erreicht eine 20 mm dicke Tonprobe, die oben und unten entwässert, in 10 min 50 % Konsolidation. Im Feld bildet derselbe Ton eine 6,5 m dicke Schicht. Sie liegt zwischen zwei Sandschichten, das Wasser kann also oben und unten austreten. Wie viele Tage t braucht die Schicht im Feld, um 50 % Konsolidation zu erreichen?

Eine 8,5 m dicke Tonschicht hat einen Konsolidationsbeiwert c_v = 1,5 m²/Jahr. Sie liegt auf undurchlässigem Fels, mit Sand darüber, das Wasser kann also nur oben austreten. Für 50 % mittlere Konsolidation ist der Zeitfaktor T_v = 0,197. Wie viele Jahre t braucht die Schicht, um 50 % Konsolidation zu erreichen?