1、Juli 2012DEUTSCHE NORM Normenausschuss Wasserwesen (NAW) im DINPreisgruppe 9DIN 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 13.080.99!$|E5“1893418www.din.deDDIN 19662Bodenb
2、eschaffenheit Felduntersuchungen Bestimmung des Eindringwiderstandes von Bden mit demHandpenetrometerSoil quality Field tests Determination of soil penetration resistance by means of a hand held penetrometerQualit du sol tudes sur terrain Dtermination de la rsistance du sol la pntration par un pntro
3、mtre la mainAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 14 SeitenDIN 19662:2012-07 2 Inhalt Seite Vorwort 3 1 Anwendungsbereich . 4 2 Normative Verweisungen 4 3 Begriffe . 4 4 Gerteaufbau 5 4.1 Grundform 5 4.2 Aufbauvarianten. 7 5 Durchfhrung . 8 5.1 Vorbe
4、reitende Arbeiten . 8 5.2 Die Messung des Eindringwiderstandes . 8 5.3 Die Darstellung der Messergebnisse . 8 5.4 Orientierungswerte zur Interpretation und Bewertung des Eindringwiderstandsindexes . 12 6 Prfbericht 12 Literaturhinweise 14 Bilder Bild 1 Aufbauskizze eines Handpenetrometers 6 Bild 2 M
5、essergebnisse des Eindringwiderstandsindex als Tiefenprofil 9 Bild 3 Mittelwerte des Eindringwiderstandsindex in klassifizierter, flchenhafter Darstellung als vertikale Sicht auf eine Traverse 10 Bild 4 Mittelwerte des Eindringwiderstandsindex in klassifizierter, flchenhafter Darstellung als horizon
6、tale Sicht auf die Untersuchungsflche . 11 Tabellen Tabelle 1 Beispiele fr die Zusammenstellung von Sondierkonus und Durchmesser der Sondierstange sowie des maximalen Drucks durch eine messende Person . 7 DIN 19662:2012-07 3 Vorwort Dieses Dokument wurde im Unterausschuss NA 119-01-02-03 UA Standort
7、beurteilung“ des Arbeitsaus-schusses NA 119-01-02 AA Abfall- und Bodenuntersuchung“ im Normenausschuss Wasserwesen (NAW) erarbeitet. Es wird empfohlen, bei Felduntersuchungen Fachleute oder Facheinrichtungen mit praktischer Erfahrung in der Bodenansprache im Gelnde einzubeziehen. Es wird auf die Mgl
8、ichkeit 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 19662:2012-07 4 1 Anwendungsbereich Diese Norm legt ein Verfahren zur punktuellen in situ-B
9、estimmung des mechanischen Eindringwiderstands des Bodens mit einem Handpenetrometer fest. Aufgrund des geringen technischen und zeitlichen Aufwands sowie der Mglichkeit zur hohen rumlichen Auflsung ist das Handpenetrometer gut geeignet, homogene Bodenkrper auszuweisen bzw. lokale oder flchenhafte U
10、nterschiede der Bodenfestigkeit bis in etwa 2 m Tiefe nachzuweisen. Aufgrund der vielfltigen Abhngigkeiten des im Feld bestimmten Eindringwiderstandes von den Boden-eigenschaften liegen die Einsatzschwerpunkte eines Handpenetrometers a) in der vergleichenden Messung von Bden, fr die ein ein-faktorie
11、ller Einfluss angenommen werden kann; beispielsweise fr Bden vor und nach berfahrungen, vor und nach Beregnungen, vor und nach Bodenbearbeitungen; b) in der Prospektion bodenphysikalischer Inhomogenitten; beispielsweise bei der Suche nach Verdichtungssohlen, Kieskpfen unter einer Lssdecke, bei der A
12、bschtzung der Mchtigkeit skelettarmen Lockergesteins ber Festgestein u. .; c) in der Ersteinschtzung der Befahrbarkeit feuchter Bden durch schwere Fahrzeuge im Feld sowie im Baustellenbereich; d) in der Qualittsprfung von knstlichen Bodenverdichtungen, von Rasenflchen und von Sportpltzen oder von Re
13、kultivierungsmanahmen mit umfangreichem Bodenauftrag wie bei Tagebauen; e) im Abschtzen von Bodeneigenschaften, die mit dem Eindringwiderstand korreliert sind. Aufgrund des starken Einflusses des zeitlich hoch variablen Wassergehaltes auf die Messung sind Vorhersagen physikalischer Eigenschaften ode
14、r Extrapolationen aus den Messungen oft in ihrer Sicherheit begrenzt. Um Fehlinterpretationen zu vermeiden, sind ausreichende Informationen ber den untersuchten Boden notwendig. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr
15、 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 nderungen). DIN 4220, Bodenkundliche Standortbeurteilung Kennzeichnung, Klassi
16、fizierung und Ableitung von Boden-kennwerten (normative und nominale Skalierungen) DIN 19671-1, Erdbohrgerte fr den Landeskulturbau Teil 1: Rillenbohrer, Rohrbohrer DIN 19671-2, Erdbohrgerte fr den Landeskulturbau Teil 2: Gestnge, Flgelbohrer, Bohrschappe, Marschenlffel, Spiralbohrer DIN 19682-10, B
17、odenuntersuchungsverfahren im Landwirtschaftlichen Wasserbau Felduntersuchungen Teil 10: Beschreibung und Beurteilung des Bodengefges 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe. DIN 19662:2012-07 5 3.1 Eindringwiderstand des Bodens EW empirische Kenngre, die als integ
18、rierende Summengre abhngt von der Bodenart, der Trockenrohdichte, Einlagerungsverdichtungen, der Auflast, dem Bodenwassergehalt und der Bodenwasserspannung, der Scherfestigkeit, dem Humusgehalt, dem Grobbodenanteil sowie der Verteilung von Wurzeln, Wurzelrhren und Tiergngen 3.2 Eindringwiderstandsin
19、dex des Bodens EWi Mazahl fr den Eindringwiderstand des Bodens EW Anmerkung 1 zum Begriff: Der Eindringwiderstandsindex wird mit dem Penetrometer als die zum Eindringen in den Boden notwendige Auflast (Kraft) pro Grundflche des Sondierkonus, also als Druck in MPa, gemessen. 4 Gerteaufbau 4.1 Grundfo
20、rm Das Penetrometer besteht als Handpenetrometer entsprechend der Aufbauskizze in Bild 1 aus a) einer nicht rostenden, metallenen Sondierstange von 90 cm bis 110 cm Lnge mit einer eingeprgten Tiefenskala; bodenseitig mit Innen-, kopfseitig mit Auengewinde. Die Sondierstange kann bedarfsweise durch V
21、erschraubung weiterer Stangen verlngert werden; b) am bodenseitigen Ende ist die Sondierstange mit einem Sondierkonus verschraubt, dessen Grundflche grer ist als der Querschnitt der Sondierstange, um beim Messen die Schaftreibung der Sondierstange am Boden niedrig zu halten, siehe Tabelle 1. Der Kon
22、us hat ffnungswinkel von 30 oder von 60 und beginnt, um die Abnutzung gering zu halten, oberhalb der Grundflche mit einem 1,5 mm hohen Abschnitt als Walze; c) kopfseitig trgt die Sondierstange einen Kraftmesser und zwei Handgriffe. Der Kraftmesser basiert auf einer Druckfeder oder einer Manometerdos
23、e mit d) einer Zeigeranzeige, die oft mit einem Schleppzeiger zur Anzeige des Maximalwertes ausgerstet ist; oder e) einer Schreibvorrichtung, dann spricht man von einem analogen Penetrographen. DIN 19662:2012-07 6 Legende 1 Sondierstange, 90 cm bis 110 cm lang 2 Sondierkonusse mit 60 ffnungswinkel s
24、owie verschiedenen Durchmessern und Oberflchen 3 Sondierkonusse mit 30 ffnungswinkel sowie verschiedenen Durchmessern und Oberflchen 4 Prfschablone mit 30 und 60 ffnung sowie verschiedenen Prfdurchmessern (97 % der Konusdurchmesser) 5 Kraftmesser mit Zeiger, Schleppzeiger und Handgriffen Bild 1 Aufb
25、auskizze eines Handpenetrometers Bei einer digitalen Messwertaufnahme (z. B. piezoelektrisch) wird das Gert als digitaler Penetrograph oder Penetrologger bezeichnet und ist teilweise mit einem GPS-Empfnger zur Verortung oder mit Sensoren zur Bodenfeuchtemessung ausgestattet. Bezieht man die gemessen
26、e Kraft auf die Grundflche des Sondierkonus, dann ergibt sich der Druck-Messwert. DIN 19662:2012-07 7 Die Konusse nutzen durch Gebrauch ab und werden deshalb regelmig mittels einer Schablone auf die Gre ihrer Grundflchen und auf die Kontur Ihrer Spitze hin berprft. Wenn ein Konus durch die Prfschabl
27、one fllt, hat sein Durchmesser mehr als 3 % abgenommen und der Konus wird ersetzt; er wird auch ersetzt, wenn er einseitig abgenutzt oder seine Oberflche beschdigt ist. Tabelle 1 Beispiele fr die Zusammenstellung von Sondierkonus und Durchmesser der Sondierstange sowie des maximalen Drucks durch ein
28、e messende Person Sondierkonus Sondierstange maximaler Druck ffnungswinkel Hheamm Durchmesser mm Grundflche mm2Durchmesser mm bei 75 kg Auflagegewicht MPa 60 11,3 11,3 100 8 7,36 60 15,3 16,0 200 10 3,68 60 19,3 20,5 330 15 2,23 60 23,4 25,2 500 15 1,47 30 22,6 11,3 100 8 7,36 30 31,3 16,0 200 10 3,
29、68 30 39,7 20,5 330 15 2,23 30 48,6 25,2 500 15 1,47 30 59,2 30,9 750 15 0,98 30 68,1 35,7 1 000 15 0,74 30 25,5 12,9 1 300 4,77 5,66 30 39,3 20,3 3 230 7,94 2,28 aDie Hhe schliet 1,5 mm fr den walzenfrmigen Teil mit ein.ANMERKUNG Beispiele aus ASABE S313.3 1 und ASABE EP542 2 sind grau hinterlegt.
30、Bei gleichem ffnungswinkel des Sondierkonus knnen Messungen des Eindringwiderstandes fr Konusdurchmesser von 10 mm bis 25 mm grundstzlich miteinander verglichen werden; der mittlere Fehler liegt innerhalb der Fehlertoleranz, die fr den Abrieb lnger benutzter Sondierkonusse akzeptiert wird. Aufgrund
31、unterschiedlicher Interaktionen zwischen Boden und Konussen unterschiedlicher ffnungswinkel, ist ein Vergleich von Messungen mit unterschiedlichen ffnungswinkeln jedoch ausgeschlossen. Der Messbereich ergibt sich aus der Auflast durch die messende Person von im Mittel 750 N und der Spanne der Konusg
32、rundflchen von 100 mm2bis 1 000 mm2als 0,74 MPa bis 7,36 MPa, siehe Tabelle 1. 4.2 Aufbauvarianten Bei kleineren Bauformen trgt die Sondierstange meist keinen separaten Sondierkonus und geht unmittelbar ber in eine Druck-Federwaage, deren Gehuse zugleich den Handgriff darstellt. Solche Gerte sind gu
33、t fr waagerechte Messungen geeignet wie in der Wand eines Bodenprofils. Mit dem Penetrometer verwandt ist die Schlagsonde als kleine Variante der Rammsonde. Bei ihr wird eine Sondierstange mit meist fest montiertem Sondierkonus nicht durch Handdruck, sondern durch Schlge eines Fallgewichtes in den B
34、oden getrieben. Das Fallgewicht umfasst als dickes Metallrohr die Sondierstange und wird ber eine definierte Strecke entlang der Sondierstange auf ein an der Sondierstange fixiertes Widerlager (Amboss) fallen gelassen. Hier wird die Kraftmessung durch das Zhlen der Schlge des Fallgewichtes ersetzt u
35、nd diese Anzahl zusammen mit der erreichten Eindringtiefe, meist in Dezimeterintervallen, notiert. DIN 19662:2012-07 8 5 Durchfhrung 5.1 Vorbereitende Arbeiten In Abhngigkeit der Fragestellung werden die Messpunktabstnde, die Erkundungstiefe sowie die messtechnische Aufteilung der Tiefe festgelegt;
36、zweckmigerweise erfolgt dies auf Basis von Vorunter-suchungen, die eine Aussage ber die zu erwartende Messwertvariabilitt in der Flche zulassen. Mit Blick auf die vielfltigen Einflussfaktoren, von denen der Eindringwiderstand des Bodens abhngt, wird die Unter-suchungsflche so gewhlt, dass sie ber ih
37、re gesamte Tiefe keine bekannten Sprnge in der Bodenfeuchte (Bodenwasserspannung) und keine Fahrspuren oder andere Zeichen erhhter Verdichtung (Lagerungsdichte) aufweist, sofern dies nicht Gegenstand der Untersuchung ist. 5.2 Die Messung des Eindringwiderstandes blicherweise wird das Handpenetromete
38、r senkrecht in stetiger, ruckfreier Bewegung von etwa 3 cm/s in den Boden gedrckt. Dabei dient eine Wasserwaage am Handgriff dazu, das Penetrometer senkrecht in den Boden zu treiben. Dadurch wird erreicht, dass die Sondierstange nicht an der Bohrungswand reibt, sondern sich frei in dem durch den Kon
39、us geffneten Hohlraum bewegen kann. Die Reibung an der Bohrungswand stellt dabei eine der mglichen Fehlerquellen bei der Messung dar. Bei Messungen mit verlngerter Sondierstange kann es erforderlich sein, das Loch der Erstmessung mit einem Bohrstock oder Bodenbohrer nach DIN 19671-1 und DIN 19671-2
40、zu erweitern, um die Schaftreibung gering zu halten. Der Minimalabstand von Messpunkt zu Messpunkt liegt bei 25 cm; unterhalb dieses Abstands ist eine gegenseitige Beeinflussung der Messungen nicht auszuschlieen. Bis zu einer Tiefe, die etwa drei Konushhen entspricht, wird der durch den Konus verdrn
41、gte Boden derart verschoben, dass er sich an der Erdoberflche aufhufelt; bei besonders grobkrnigem Boden kann dieser Effekt bis zur 6fachen Konushhe beobachtet werden. Ab dieser Eindringtiefe kompensiert die Eigenlast des Bodens die Verlagerung des durch die Sonde verdrngten Materials; ab hier kann
42、der Eindringwiderstand einheitlich gemessen werden. Bei einem Handpenetrometer ohne Schreibvorrichtung wird an jeder Messstelle manuell fr einheitliche Tiefenschritte von 5 cm oder 10 cm der Maximalwert notiert; bei 3 bis 5 Messwerten je Tiefenschritt kann auch der Minimalwert erfasst werden. Weil e
43、ine positionstreue Wiederholung der Messung im gleichen Bodensegment ausgeschlossen ist, wird nicht von Messparallelen, sondern von Wiederholungen gesprochen. Eine hinreichende Reprsentativitt fr den Bezugsraum wird meist durch 8 bis 10 Wiederholungen erreicht. Fr die statistische Aufbereitung der M
44、esswerte ist zu beachten, dass Eindringwiderstnde in einem Bezugsraum, also einer Tiefenzone oder einem Flchenabschnitt, meistens nicht normal verteilt sind. Weil die Bodenfeuchte (Bodenwasserspannung) und die effektive Lagerungsdichte vorrangige Einflussgren sind, kann die Interpretation der Eindri
45、ngwiderstandsmessung vor allem dadurch gesichert werden, dass whrend der Messung Bodenproben aus definierter Tiefe genommen werden, um Bodenfeuchte bzw. effektive Lagerungsdichte zu bestimmen. In Abhngigkeit von der Fragestellung kann zur Interpretation auch die Beschreibung des Bodengefges nach DIN
46、 19682-10 notwendig sein. 5.3 Die Darstellung der Messergebnisse Der Eindringwiderstandsindex kann in verschiedenen Formen als Tiefenfunktion dargestellt werden: a) fr einzelne, diskrete Messpunkte als einzelner Graph; wobei die Messpunkte lediglich unterschiedliche rtlichkeiten oder aber die Wirkun
47、g von Einflussfaktoren abbilden knnen, siehe Bild 2 links. b) fr mehrere, hinsichtlich der Einflussfaktoren als gleichwertig angesehene Messpunkte als (arithmetischer) Mittelwert mit Angabe der Standardabweichungen je Tiefenbereich, siehe Bild 2 rechts. DIN 19662:2012-07 9 c) fr mehrere, entlang ein
48、er Traverse quidistante Messpunkte oder fr einzelne Linien bzw. Reihen aus Messpunktfeldern kann ber die Tiefe ein Isolinienfeld des Eindringwiderstandsindex erstellt werden, siehe Bild 3. d) fr quidistante Messpunkte aus Messpunktfeldern kann fr festgelegte Tiefenabschnitte eine Karte der (maximale
49、n oder gemittelten) Eindringwiderstandsindexes (Bild 4) oder eine Karte der Summen des Eindringwiderstands bis zu einer festgelegten Tiefe erstellt werden. links: 4 Messungen in Abhngigkeit von einem Einflussfaktor, hier der berfahrungshufigkeit X-Achse: Eindringwiderstandsindex in MPa und Y-Achse: Tiefe in cm ohne berfahrung vier berfahrunge
