Methoden der Bodenphysik

Vorlesungsskript WS 1998/99 http://www.geo.uni-bayreuth.de/bodenphysik/lehre/Downloads/Methoden\_der\_Bodenphysik\_Skript.pdf Inhalt: 1 ÜBERBLICK ........................................................................................ 4 1.1 VORBEMERKUNGEN.................................................................................. 4 1.2 ÜBERBLICK ÜBER VERFAHREN UND METHODEN........................................................... 4 1.2.1 GELÄNDEARBEITEN............................................................................... 4 1.2.2 LABORBESTIMMUNGEN ............................................................................ 5 1.2.3 RECHNERISCHE VERFAHREN........................................................................ 5 1.3 ZU ERBRINGENDE LEISTUNGEN ...................................................................... 6 1.4 LITERATUR....................................................................................... 6 2 GELÄNDEARBEITEN .................................................................................. 7 2.1 VORBEMERKUNGEN.................................................................................. 7 2.2 STANDORTE ...................................................................................... 7 2.3 PROBENAHME UND MESSUNGEN IM PROFIL.............................................................. 7 2.3.1 PROFILANSPRACHE UND PRÄPARATION DER PROBENAHMEFLÄCHEN ........................................ 7 2.3.2 PROBENAHME.................................................................................... 8 2.3.3 MESSUNGEN .................................................................................... 9 2.4 PROBENAHME UND MESSUNGEN IM TRANSEKT............................................................ 9 2.4.1 PROBENAHME.................................................................................... 9 2.4.2 MESSUNGEN .................................................................................... 9 2.5 AUSWERTUNG DER MESSUNGEN........................................................................ 9 2.6 LITERATUR...................................................................................... 10 3 LABORVERSUCHE ................................................................................... 10 3.1 VORBEMERKUNGEN................................................................................. 10 3.1.1 KENNGRÖßEN UND MATERIALFUNKTIONEN ........................................................... 10 3.1.2 DAS WAHRSCHEINLICHKEITSNETZ ................................................................. 11 3.2 PROBENAUFBEREITUNG ............................................................................ 12 3.3 BESTIMMUNG DER TEXTUR.......................................................................... 12 3.3.1 PRINZIP ..................................................................................... 13 3.3.2 ARBEITSSCHRITTE ............................................................................. 17 3.3.3 PROBENAUFBEREITUNG........................................................................... 18 3.3.4 KETTENARÄOMETER-BESTIMMUNG................................................................... 18 3.3.5 PIPETT-METHODE............................................................................... 20 3.3.6 AUSWERTUNG DER MESSUNGEN..................................................................... 21 3.4 STRUKTUR, STRUKTURSTABILITÄT................................................................... 21 3.4.1 GRUNDLEGENDE DEFINITIONEN.................................................................... 21 3.4.2 SUBSTANZDICHTE, TROCKENRAUMDICHTE, POROSITÄT UND PORENZIFFER ................................ 24 3.4.3 BESTIMMUNG DER PORENGRÖßENVERTEILUNG......................................................... 27 3.4.4 AGGREGATGRÖßENVERTEILUNG UND AGGREGATSTABILITÄT.............................................. 28 3.5 KONSISTENZ..................................................................................... 30 3.5.1 BESTIMMUNG DER FLIEßGRENZE................................................................... 30 3.5.2 AUSROLL- UND SCHRUMPFGRENZE ................................................................. 33 3.6 WASSER IM BODEN ............................................................................... 34 3.6.1 THEORETISCHE VORBEMERKUNGEN.................................................................. 34 3.6.2 DIE WASSERSPANNUNGSKURVE .................................................................... 41 3.6.3 WASSERLEITFÄHIGKEIT BEI SÄTTIGUNG............................................................ 45 3.6.4 WASSERLEITFÄHIGKEIT BEI TEILSÄTTIGUNG DES BODENS ............................................ 48 3.7 GASTRANSPORT .................................................................................. 58 3.7.1 THEORETISCHE VORBEMERKUNGEN.................................................................. 58 3.7.2 BESTIMMUNG DER LUFTLEITFÄHIGKEIT ............................................................ 60 3.8 LÖSUNGSTRANSPORT............................................................................... 62 3.8.1 THEORETISCHE VORBEMERKUNGEN.................................................................. 62 3.8.2 AUFBAU UND DURCHFÜHRUNG DES SÄULENEXPERIMENTS ............................................... 69 3.8.3 VERSUCHSAUSWERTUNG........................................................................... 72 3.9 LITERATUR...................................................................................... 76 4 GEOSTATISTIK, SCHÄTZVERFAHREN UND FEHLERBETRACHTUNGEN ........................................... 78 4.1 GEOSTATISTIK .................................................................................. 78 4.1.1 AUSWERTUNG DER TRANSEKTDATEN................................................................. 80 4.2 SCHÄTZVERFAHREN ............................................................................... 81 4.2.1 SCHÄTZUNG DER H(?)- UND K(?)-BEZIEHUNGEN AUS TROCKENRAUMDICHTE UND KORNGRÖßENVERTEILUNG...... 81 4.2.2 SCHÄTZUNG DER K(?)-BEZIEHUNG AUS DER ÄQUIVALENTPORENGRÖßENVERTEILUNG......................... 83 4.2.3 SCHÄTZUNG DES DIFFUSIONSKOEFFIZIENTEN VON SAUERSTOFF UND DER TORTUOSITÄT DES PORENSYSTEMS.... 84 4.2.4 SCHÄTZUNG VON PARAMETERN DES WÄRMETRANSPORTS................................................. 85 4.3 FEHLERBETRACHTUNGEN............................................................................ 86 4.3.1 AUSREIßERKONTROLLE .......................................................................... 86 4.3.2 SENSITIVITÄTSANALYSE......................................................................... 86 4.3.3 FEHLERFORTPFLANZUNGSGESETZE.................................................................. 86 4.3.4 AUFGABE...................................................................................... 87 4.4 LITERATUR ..................................................................................... 87 5 ANHANG .......................................................................................... 88 5.1 MATERIALLISTE.................................................................................. 88 5.2 SOILPROP ...................................................................................... 91 5.3 GRAPHIKEN ZUR NORMIERUNG DER EINDRINGWIDERSTÄNDE............................................... 94 5.4 HERLEITUNG FÜR DIE MULTISTEP-METHODE NACH GARDNER.............................................. 96 5.5 GERÄTEBESCHREIBUNGEN.......................................................................... 102 5.5.1 HANDPENETROMETER ........................................................................... 102 5.5.2 TASCHENFLÜGELSONDE.......................................................................... 106 5.5.3 LUFTPYKNOMETER NACH LANGER.................................................................. 109 5.5.4 LUFTPERMEAMETER NACH EIJKELKAMP............................................................. 111 5.5.5 WASSERPERMEAMETER NACH EIJKELKAMP .......................................................... 117