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Effektive/Totale Spannung im Boden

Die vertikale Normalspannung σ_z ist definiert als:

Dieser Ausdruck in seiner allgemeinen Form beschreibt das sogenannte Prinzip der effektiven Spannungen:

Totale, effektive und neutrale Spannungen im Boden

Das Prinzip der effektiven Spannungen ist nur für Normalspannungen  σ gültig, da die Schubspannung τ nicht so vom Wasser übertragen wird, dass sie eine Wirkung hätte. Die theoretische Spannung wird mit grundlegenden Werkzeugen der theoretischen Mechanik bestimmt, die effektiven Spannungen sind dann bestimmt als Differenz zwischen totaler Spannung und und neutralem (Poren-) Druck (d. h. immer durch Berechnung, kann nicht gemessen werden). Die Porendrücke werden im Labor, durch in-situ-Messungen oder durch Berechnung bestimmt. Die Entscheidung, ob man totale oder effektive Spannungen verwendet, ist nicht einfach. Die folgende Tabelle liefert allgemeine Empfehlungen, die auf einen Großteil der Fälle zutreffen. Man sollte beachten, dass die totale Spannung davon abhängt, wie der Boden durch sein Eigengewicht und durch äußere Effekte belastet ist. Für den Porendruck wird angenommen, dass für fließendes Porenwasser der Porendruck gleich dem hydrodynamischen Druck ist, und ansonsten gleich dem hydrostatischen Druck. Für teilweise gesättigte Böden mit hohem Sättigungsanteil ist zu bedenken, dass sich der Porendruck sowohl in Wasser als auch in Luftblasen entwickelt.

In geschichtetem Untergrund mit verschiedenen Volumengewichten des Bodens in den einzelnen horizontalen Schichten wird die vertikale Gesamtspannung mit der einer Summe des Gewichts aller Schichten über dem betrachteten Punkt und dem Porendruck bestimmt: