Einfluss des osmotischen Potenzials auf die mechanische Bodenstabilität - ein rheologischer Ansatz zur Quantifizierung skalenübergreifender Prozesse in der Bodenkunde

• Applicant: Professor Dr. Rainer Horn
• Subject Area: Soil Sciences
• Term: from 2007 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 36411742

Skalenübergreifende Prozesse werden in verschiedenen Disziplinen diskutiert. In der Bodenmechanik findet die Rheometrie als eine Messmethode Beachtung, da sie dazu geeignet ist, das Fließverhalten vor allem von viskoelastischen Substanzen auf der Partikel-Partikel-Ebene (Mikroskala) zu quantifizieren. Diese Daten werden dann auch mit den auf den größeren Skalen erzielten Werten hinsichtlich der Erarbeitung eines umfassenden Prozessverständnisses eingesetzt. Form und Festigkeit einzelner Körner und Mikroaggregate, der jeweilige Wassergehalt, Lagerungsdichte und physikochemische Eigenschaften der Matrix verändern aber über die einzelnen Potenzialkomponenten (Matrix-, osmotisches, Auflastpotenzial), auch die zwischen den einzelnen Bodenpartikeln und Gefügeverband wirksamen effektiven Spannungen, wobei aber weder in der Bodenmechanik noch in der Bodenkunde bisher Erkenntnisse über die Bedeutung für die Eigenfestigkeit des Substrates oder des Bodens vorliegen. Mit Hilfe eines Rotationsrheometers sollen daher Amplitudentests durchgeführt werden, um die Bedeutung der Einzelpotentiale auf der Ebene des Substrates und des Mikroaggregatverbandes zu quantifizieren. Im Rahmen des Promotionsverfahrens wurde bereits eine Methode entwickelt und deren Anwendbarkeit an mehreren Substraten getestet, so dass in dem beantragten Vorhaben nunmehr der Einfluss osmotischer Potenziale in Abhängigkeit von Bodenart, -struktur, Bodenmanagement und Matrixpotential als bisher in der effektiven Spannungsgleichung nicht berücksichtigtem Potential auf die mechanische Stabilität analysiert wird, um darauf aufbauend dann mit Hilfe rheologischer Methoden skalenübergreifende Prozesse in der Bodenphysik zu quantifizieren.

• DFG Programme: Research Grants