Die Tal- und Hanglagen Jenas sind geprägt von den Gesteinen der Trias, vor allem Muschelkalk und Buntsandstein, oft überdeckt von Lösslehmdecken mit variabler Mächtigkeit. Das Baugrundrisiko liegt in den Wechsellagerungen: tragfähiger Kalk kann auf wenigen Metern in verwitterten, tonig-schluffigen Mergel übergehen. Der Triaxialversuch liefert hier die belastbaren Kennwerte. Wir führen den Versuch nach DIN 18137-2 im Labor durch, mit isotroper Konsolidation und gestuften Seitendrücken, die dem tatsächlichen Spannungszustand unter der späteren Gründung entsprechen. Für Jenaer Projekte oberhalb der Saaleaue sind das oft 100 bis 400 kPa Seitendruck – Werte, die ein einfacher Rahmenscherversuch nicht realistisch abbildet. Die Proben stammen aus Kernbohrungen der Hochbau- und Verkehrsprojekte im Stadtgebiet, aufbereitet im erdbaumechanischen Labor mit Akkreditierung nach DIN EN ISO/IEC 17025. Der Versuch dauert pro Stufe 18 bis 24 Stunden, denn nur langsame Scherung liefert drainierte Kennwerte, die in der Standsicherheitsberechnung der Baugrube belastbar sind.
Der Triaxialversuch ist die einzige Laborprüfung, die den wahren Spannungszustand im Baugrund abbildet – ohne ihn bleibt die Standsicherheit eine Annahme.
Methodik und Umfang
Die klimatische Situation in Jena mit nur 587 mm Jahresniederschlag und heißen Sommern im Saaletal, aber Frostwechseln bis 80 cm Tiefe im Winter, verlangt Kennwerte, die den ungesättigten wie den wassergesättigten Zustand abdecken. Der Triaxialversuch wird daher an mindestens drei Einzelproben pro Bodenschicht gefahren, mit Sättigung unter Gegendruck vor dem Abscheren. Im CD-Versuch messen wir die effektiven Parameter φ' und c', die in die Finite-Elemente-Berechnung der Baugrubensicherung einfließen. Besonders bei den steilen Hängen am Westufer der Saale, wo Neubauten in Kessellage gegründet werden, entscheidet die genaue Kohäsion des Auelehms über die zulässige Böschungsneigung. Die Probevorbereitung erfolgt manuell, mit Aufsättigung über 48 Stunden, um Lufteinschlüsse aus dem Porenraum zu verdrängen. Der Versagenszeitpunkt wird über das Porenwasserdruckverhalten identifiziert: Sobald die volumetrische Dehnung in Dilatanz umschlägt, ist der Peak erreicht. Unsere Versuchsprotokolle enthalten den kompletten Spannungspfad im p'-q-Diagramm und die Mohr-Coulomb-Hüllkurve für den Gebrauch im Baugrundgutachten.
Standortspezifische Faktoren
Jena liegt in der Erdbebenzone 1 nach DIN EN 1998-1/NA, mit Bemessungsbeschleunigungen um 0,4 m/s² – gering, aber nicht null. Die verwitterten Tonsteine des Mittleren Keupers, die unter den quartären Talablagerungen anstehen, reagieren empfindlich auf Erschütterung und Sättigungsänderung. Ein undrainierter Triaxialversuch (CU) zeigt den Porenwasserüberdruckaufbau unter zyklischer Belastung – relevant für Rüttelverdichtung oder Pfahlrammung im innerstädtischen Bereich. Wer auf den Versuch verzichtet, riskiert Fehlprognosen der Grundbruchsicherheit, weil die undrainierte Scherfestigkeit cu bis zu 40 Prozent unter der drainierten liegen kann. Die Geotechnische Kategorie GK 2 oder GK 3, die bei fast jedem Geschossbau in Jena greift, verlangt den Nachweis der Scherparameter – der Triaxialversuch ist dafür die normativ geforderte Referenz.
Häufige Fragen
Was kostet ein Triaxialversuch in Jena?
Ein Triaxialversuch mit drei Seitendruckstufen und CD-Konsolidation liegt zwischen 1720 € und 2290 €, abhängig vom Probenumfang und ob zusätzliche CU-Stufen oder K0-Konsolidation erforderlich sind. Die Auswertung mit Mohr-Coulomb-Hüllkurve ist enthalten.
Wann ist ein Triaxialversuch einem Rahmenscherversuch vorzuziehen?
Immer dann, wenn der Porenwasserdruck gemessen werden muss oder das Spannungsniveau über 200 kPa liegt. Der Rahmenscherversuch erzwingt eine vorgegebene Scherfuge, während der Triaxialversuch die natürliche Bruchfläche im Boden abbildet – entscheidend bei Tonsteinen und Mergeln.
Wie lange dauert die Versuchsdurchführung?
Ein CD-Triaxialversuch benötigt 5 bis 7 Werktage inklusive Sättigung, Konsolidation und Scherung. CU-Versuche sind in 3 bis 4 Tagen abgeschlossen. Die Ergebnisdokumentation erfolgt innerhalb von 48 Stunden nach Versuchsende.
Welche Probenmenge wird benötigt?
Mindestens drei ungestörte Sondierproben pro Bodenschicht, idealerweise aus Kernbohrungen mit 100 mm Durchmesser. Die Proben müssen in Stutzen geliefert und gegen Austrocknung geschützt werden.
Können auch rollige Böden im Triaxialversuch geprüft werden?
Ja, für Sande und Kiese wird die Probe in einer Latexmembran aufgebaut und mit Unterdruck gestützt. Die Sättigung erfolgt mit CO2-Spülung vor der Wassersättigung, um Lufteinschlüsse zu vermeiden.
