Geologische Grundlagen

O.UNIV.PROF. DR. OTTO PREGL
HANDBUCH DER GEOTECHNIK
GEOLOGISCHE GRUNDLAGEN

ERDBEBEN

UNTERGRUNDERKUNDUNGEN

FELD- UND BAUWERKSMESSUNGEN
Band 2
14.05.16
\2\I
Inhaltsübersicht
Geologische Grundlagen
(1) Schalenaufbau des Erdkörpers ................................................................................................. 1
(2) Zusammensetzung der Erdkruste ............................................................................................ 3
(3) Tektonische Platten .................................................................................................................. 5
(4) Faltungen ................................................................................................................................. 8
(5) Störungen ................................................................................................................................. 9
(6) Geologische Formationen ...................................................................................................... 11
(7) Bezeichnung der Festgesteine ............................................................................................... 13
(7.1) Magmatische Gesteine ........................................................................................... 13
(7.2) Sedimentgesteine ..................................................................................................... 14
(7.3) Metamorphe Gesteine .............................................................................................. 20
(8) Bezeichnung der Lockergesteine ............................................................................................ 21
(8.1) Bezeichnung der Lockergesteine nach der Genese .................................................. 21
(8.2) Besondere Bezeichnungen der Lockergesteine ........................................................ 22
(9) Verwitterung ............................................................................................................................ 24
(10) Tonminerale .......................................................................................................................... 28
(10.1) Tone ...................................................................................................................... 32
(10.2) Spezifische Oberfläche ........................................................................................... 42
(10.3) Lichtmikroskopische Mineralanalysen ..................................................................... 44
(10.4) Phasenkontrastmikroskopie .................................................................................... 44
(10.5) Röntgenmineralanalysen ....................................................................................... 45
(10.6) Differential-Thermo-Analyse ................................................................................... 47
(11) Chemische Eigenschaften der Böden .................................................................................... 50
(11.1) Innen- und Außenlösung ......................................................................................... 50
(11.2) pH-Wert .................................................................................................................. 51
(11.3) Elektrische Leitfähigkeit .......................................................................................... 52
(11.4) Kationenaustausch ................................................................................................. 52
(11.5) Anionenadsorption .................................................................................................. 56
(11.6) Hydrolyse ................................................................................................................ 56
(11.7) Porenzemente......................................................................................................... 57
(11.8) Geochemische Analysen ........................................................................................ 59
(12) Teritäre Tone ......................................................................................................................... 60
(13) Geologische Verhältnisse im Wiener Raum .......................................................................... 62
(14) Marine Tone in Skandinavien ................................................................................................ 64
(15) Tropische Böden ................................................................................................................... 66
(16) Mondgestein .......................................................................................................................... 70
Schrifttumsverzeichnis .................................................................................................................. 72
14.05.16
\2\I
Erdbeben
(1) In-situ Spannungszustand in der Erdkruste ............................................................................. 73
(2) Messung der in-situ Spannungen ............................................................................................ 76
(3) Ursachen von Erdbeben .......................................................................................................... 83
(4) Erdbebenherd.......................................................................................................................... 88
(5) Geländeerschütterungen ......................................................................................................... 89
(6) Maßgebende Erdbebenparameter ......................................................................................... 111
Schrifttumsverzeichnis ................................................................................................................ 119
Untergrunderkundung
(1) Geotechnische Untersuchungen ........................................................................................... 120
(2) Umfang der Untergrunderkundung ........................................................................................ 121
(3) Vorhandene Unterlagen ........................................................................................................ 127
(3.1) Alte Karten und alte Unterlagen................................................................................. 127
(3.2) Luftbilder ................................................................................................................... 127
(3.3) Geologische Karten ................................................................................................... 127
(4) Begehung des Geländes ....................................................................................................... 128
(5) Schürfe .................................................................................................................................. 129
(6) Bohrungen ............................................................................................................................. 130
(6.1) Schlagbohrungen ...................................................................................................... 139
(6.1.1) Freifall-Schlagbohrung .................................................................................. 139
(6.1.2) Schnellschlagbohrung ................................................................................... 141
(6.2) Rammbohrungen....................................................................................................... 143
(6.3) Drehbohrungen ......................................................................................................... 146
(6.4) Auswerteverfahren bei Erkundungsbohrungen .......................................................... 162
(6.5) Einteilung der Erkundungsbohrungen nach der Art der gewinnbaren Proben ........... 163
(7) Probennahme ........................................................................................................................ 164
(7.1) Anzahl der Proben ..................................................................................................... 164
(7.2) Einteilung der Proben nach der Verwendung ............................................................ 164
(7.3) Einteilung der Proben nach dem Entnahmebereich ................................................... 165
(7.4) Einteilung der Bodenproben nach Güteklassen ......................................................... 166
(7.5) Einteilung der Bodenproben nach dem Entnahmeverfahren...................................... 167
(7.5.1) Schürfproben ................................................................................................. 167
(7.5.2) Bohrproben ................................................................................................... 167
(7.5.3) Sonderproben................................................................................................ 168
(7.6) Kennzeichnung der Proben ....................................................................................... 173
(7.7) Aufbewahrung und Transport von Proben ................................................................. 173
(7.8) Störungen von Bodenproben ..................................................................................... 174
(8) Untersuchungen im Bohrloch ................................................................................................ 179
(9) Protokollierung der Ergebnisse von direkten Erkundungsverfahren ...................................... 190
(10) Rammsondierungen ............................................................................................................ 192
(10.1) Leichte und schwere Rammsonde........................................................................... 192
(10.2) Standardsondenversuch .......................................................................................... 215
14.05.16
\2\I
(11) Drucksondierungen ............................................................................................................. 219
(12) Schwedische Gewichtssonde .............................................................................................. 225
(13) Penetrometerversuche ....................................................................................................... 226
(13.1) Taschenpenetrometer ............................................................................................. 226
(13.2) Handpenetrometer .................................................................................................. 227
(13.3) Penetrometer mit kleiner Druckfläche...................................................................... 236
(14) Schallemissionssondierungen ............................................................................................. 238
(15) Geoseismische Erkundungsverfahren ................................................................................. 240
(15.1) Erzeugung von Impulsen ......................................................................................... 240
(15.2) Messung der Schwingungen des Untergrundes ...................................................... 243
(15.3) Messung der direkten Welle .................................................................................... 245
(15.4) Reflexionsseismik .................................................................................................... 248
(15.5) Refraktionsseismik .................................................................................................. 250
(15.5.1) P-Wellen-Refraktionsseismik....................................................................... 250
(15.5.2) SH-Wellen-Refraktionsseismik .................................................................... 252
(16) Geodynamische Erkundungsverfahren ................................................................................ 253
(17) Geoelektrische Erkundungsverfahren ................................................................................. 262
(17.1) Gleichstromverfahren .............................................................................................. 262
(17.2) Wechselstromverfahren .......................................................................................... 275
(18) Geomagnetische Erkundungsverfahren ............................................................................. 282
(19) Kernphysikalische Erkundungsverfahren ............................................................................. 284
(19.1) Isotopenzusammensetzung in Wässern des
natürlichen Kreislaufes ............................................................................................ 284
(19.2) Offene radioaktive Stoffe ......................................................................................... 287
14.05.16
\2\I
(20) Gravimetrie .......................................................................................................................... 288
(21) Thermometer ....................................................................................................................... 289
(21.1) Körpertemperaturen ................................................................................................ 289
(21.2) Oberflächentemperaturen........................................................................................ 291
(22) Bodengasmessungen .......................................................................................................... 296
(23) Fernerkundung .................................................................................................................... 299
(24) Ingenieurbiologische Erkundungsverfahren ........................................................................ 302
(25) Radiästhesie ........................................................................................................................ 304
(26) Darstellung der Ergebnisse von Untergrunderkundungen .................................................. 306
Schrifttumsverzeichnis ................................................................................................................ 319
Feld- und Bauwerksmessungen
(1) Meßanlage für Kontrollmessungen ........................................................................................ 321
(2) Dehnungsmeßstreifen .......................................................................................................... 322
(3) Bewegungsmessungen ......................................................................................................... 326
(3.1) Setzungsmessungen ................................................................................................. 329
(3.2) Extensometer ............................................................................................................ 346
(3.3) Neigungsmessung ..................................................................................................... 360
(3.4) Inklinometer ............................................................................................................... 361
(3.4.1) Vertikalinklinometer ....................................................................................... 362
(3.4.2) Horizontalinklinometer ................................................................................... 372
(3.5) Deflektometer ............................................................................................................ 380
(3.6) Risse in Beton und Mauerwerk .................................................................................. 381
(4) Spannungsmessungen .......................................................................................................... 383
(4.1) Druckmessungen mit Schwingsaitengebern der Firma Maihak/Hamburg .................. 383
(4.2) Druckmessungen mit hydraulischen Gebern der Firma Glötzl/Karlsruhe ................... 384
(4.3) Cambridge-Spannungsgeber .................................................................................... 389
(5) Porenwasserdruckmessungen ............................................................................................. 392
(6) Saugspannungsmessungen .................................................................................................. 403
(7) Sohlwasserdruckmessungen ................................................................................................. 405
Schrifttumsverzeichnis ................................................................................................................ 412
14.05.16
\2\I