Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln der Konsistenz bzw. der Beschaffenheit ei¬ nes Untergrundes oder Erdreiches bzw. zum Klassieren desselben sowie eine Penetrationsvorrichtung für das Ermitteln der Konsistenz bzw. Beschaffenheit eines Untergrundes oder Erdreiches bzw. zum Klassieren des¬ selben.

Verfahren zum Klassieren von Untergründen bzw. von Erdreich und zum Ermitteln der Beschaffenheit bzw. Konsistenz, wie Festigkeit, Dichte, Kompaktheit, Wi¬ derstand, Viskosität usw. , sind bekannt. So be¬ schreibt das Schweizer Patent 466 154 eine Penetra- tions- bzw. Bohr- oder Sondiervorrichtung sowie ein Verfahren zum Messen und Ermitteln der obgenannten Faktoren von einem Untergrund bzw. von einem Erd¬ reich. Eine Weiterentwicklung der genannten Vorrich¬ tung ist im Schweizer Patent 679 887 beschrieben.

Die gemäss diesen Patentschriften bekannten Verfahren sowie Penetrationsvorrichtungen und Messsonden arbei¬ ten mit dem Prinzip, dass das zu beurteilende Materi¬ al bzw. die entsprechende Schicht mittels einer ko¬ nisch ausgebildeten Sondenspitze durchdrungen wird, wobei einerseits der Widerstand auf die Sondenspitze gemessen wird, im weiteren die Reibung bzw. der Wi¬ derstand an einem die Sondenspitze umgebenden Rand¬ oder Mantelbereich, sowie letztendlich die Reibung bzw. der Widerstand am hinter der Spitze die Sonde

einhüllenden Mantelrohr. Die Reibung bzw. der Wider¬ stand am Randbereich der Spitze sowie am Mantelrohr entsteht vornehmlich durch seitliches Verdrängen des zu durchdringenden Materials, womit sich je im Rand¬ bereich der Spitze sowie unmittelbar dahinter eine stark verdichtete Zone in der zu beurteilenden Schicht ergibt.

Aufgrund dieser drei Messwerte kann auf die Beschaf¬ fenheit bzw. Konsistenz des Untergrundes geschlossen werden, wobei die Genauigkeit der ermittelten Werte limitiert ist, indem insbesondere die beiden letztge¬ nannten Widerstands- bzw. Reibungsmesswerte relativ ungenau sind, indem die Verdrängung des Materials kaum gleichmässig erfolgt und zudem stark von der im Untergrund vorhandenen Feuchtigkeit beeinflusst wird. Zudem handelt es sich hierbei um eine durch künstlich kurzzeitig aufgebaute Spannung im Boden beeinflusste Grosse. Dazu kommt, dass die Messung der letztgenann¬ ten Widerstände bzw. der Reibung am Sondenkranz bzw. am Mantelrohr aufwendig und kompliziert ist, muss doch die Sonde derart konstruiert sein, dass eine voneinander unabhängige Messung von mindestens zwei bzw. drei Messwerten möglich ist.

Es ist daher eine ^\' Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Messmethode vorzuschlagen, mittels welcher es auf einfache Art und Weise möglich ist, möglichst ge¬ nau die Konsistenz bzw. die Beschaffenheit eines Un¬ tergrundes bzw. eines Erdreiches zu ermöglichen.

Erfindungsgemäsε wird diese Aufgabe mitteis eines Verfahrens gemäss dem Wortlaut nach Anspruch 1 ge-

löst .

Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, die Beschaffen¬ heit bzw. Konsistenz des Untergrundes durch Messen der sog. Konsolidation (auch Konsolidierung genannt) des Untergrundmaterials zu ermitteln. Zu diesem Zweck wird nicht nur, wie allgemein üblich, eine spitzen- förmige Messsonde verwendet, sondern bevorzugt eine Messsonde mit einer stumpfen "Spitze", bzw. die Son¬ denspitze ist zylindrisch ausgebildet mit einer fla¬ chen Spitzen- bzw. Frontfläche. Dadurch wird nun beim Eindringen der Sonde das zu klassierende Material im Untergrund nicht mehr durch die Spitze seitlich ver¬ drängt, sondern die flache Spitze "schiebt" quasi das Material vor sich her. Damit wird aber beim Messen des Gegendruckes auf die Spitze nicht mehr die Kohä- sion des Materials gemessen, sondern die Permeabili¬ tät des Materials. Ein wesentlicher Faktor für die Durchlässigkeit bzw. die Konsolidation des Untergrun¬ des ist der sog. Porenwasserüberdruck, d.h. der in den Poren des Materials herrschende hydrostatische Druck, der sich aufgrund der effektiven oder imaginä¬ ren Feuchtigkeit im Untergrund beim Eindringen der Sonde einstellt. Aufgrund der Kapillarwirkung im Un¬ tergrund stellt sich in unseren Breitengraden prak¬ tisch immer eine gewisse Wassersättigung ein, womit der damit verbundene sog. Porenwasserüberdruck ein repräsentatives Mass für die Permeabilität oder Kon¬ solidierung und, damit verbunden, für die Konsistenz des Untergrund aterials darstellt.

Es versteht sich von selbst, dass beispielsweise ein Erdreich, dessen Hohlräume mit Wasser gefüllt sind,

nur verdichtet werden kann, wenn das Porenwasser ent¬ weichen kann. Bei Tonen, beispielsweise, sind die Po¬ ren sehr eng und setzen daher dem Strömen des Wassers einen grossen Widerstand entgegen. Das Porenwasser kann also bei einer Belastung nur langsam entweichen, wobei der dadurch im Wasser entstehende Druck als Po¬ renwasserüberdruck bezeichnet wird.

Diese offenbar wesentliche Grosse für die Klassierung des Untergrundes bzw. für die Ermittlung der Konsi¬ stenz oder Beschaffenheit des Untergrundes wird er- findungsgemäss durch die Verwendung vorzugsweise ei¬ ner flachen Sondenspitze nebst einer konischen er¬ reicht. Ein Messen dieses charakteristischen Konsoli¬ dationsgrades bzw. Porenwasseruberdruckes ist mit den herkömmlichen Messmethoden, wie beispielsweise mit den üblicherweise verwendeten konischen Sondenspitzen nur erschwert möglich.

Für das Ermitteln des Porenwasseruberdruckes bzw. der Permeabilität wird, wie erfindungsgemäss beansprucht, eine Penetrationsvorrichtung verwendet, welche an ih¬ rem ins Erdreich voranzutreibenden Ende bzw. an ihrer Spitze eine Sonde aufweist, vorzugsweise mit einer abgeflachten Oberfläche bzw. in Sondenspitze. Die Sonde wird nun mit einer bestimmten Vorantriebsge¬ schwindigkeit ins Erdreich bzw. den Untergrund nach bekannter Art und Weise getrieben, wie beispielsweise bekannt aus den beiden vorab genannten Schweizer Pa¬ tenten. An einer bestimmten Stelle wird der auf die flache Spitze herrschende Gegendruck bzw. die Gegen¬ kraft durch den Untergrund gemessen (RpV = Spitzenwi¬ derstand bei Geschwindikeit V = Bruchwiderstand) ,

worauf unmittelbar nach der erfolgten Messung die Pe¬ netrationsvorrichtung gestoppt wird. Bei erfolgtem Anhalten wird erneut der Gegendruck auf die Bohrson¬ denspitze gemessen (RpO = Spitzenwiderstand beim An¬ halten = Bodenwiderstand) .

Wie oben erklärt, wird beim kontinuierlichen Voran¬ treiben der Bohrsonde die im Untergrund herrschende Feuchtigkeit in die Umgebung verdrängt, wobei diese Verdrängung abhängig ist von der Konsistenz und Durchlässigkeit des Untergrundmaterials. Beim Stoppen der Penetrationsvorrichtung stellt sich sofort je nach der Konsistenz und Durchlässigkeit des zu durch¬ dringenden Materials eine Entspannung des Gegendruk- kes ein, da ja die im Untergrund herrschende Feuch¬ tigkeit je nach Durchlässigkeit des Materials ver¬ drängt wird und somit ein Druckabbau stattfindet. Da¬ bei ist es aufgrund der sehr genauen Messgeräte nun möglich, die zeitliche Staffelung zwischen den beiden oder mehreren zeitlich abgestuften Messungen derart zu wählen, dass eine gewisse Entspannung des Gegen¬ druckes aufgrund der Feuchtigkeit im Untergrund ein¬ treten kann und die aufgrund des Konsolidationsgrades bestimmt werden kann. Nach Messen der beiden genann¬ ten Gegendrücke auf die Bohrsondenspitze wird die Pe- netrationsvorrichtüng wiederum mit der vorab angege¬ benen bestimmten Geschwindigkeit weiter in den Unter¬ grund getrieben.

Durch die jeweiligen Messwerte an den jeweiligen Messstellen im Untergrund und durch die Geometrie der Bohrsondenspitze kann nun der Konsolidationsgrad an der entsprechenden Stelle ermittelt werden. Der Po-

renwasserüberdruck ist proportional zur Differenz zwischen dem bei der bestimmten Geschwindigkeit der Penetrationsvorrichtung auf die Messsonde herrschen¬ den Gegendruck (Bruchwiderstand) und dem Gegendruck bei angehaltener Messvorrichtung (Bodenwiderstand) sowie proportional zum Sondenquerschnitt und umge¬ kehrt proportional zum Volumen der Sondenspitze, wo¬ bei auf die Errechnung des Sondenspitzenvolumens un¬ ter Bezug auf die nachfolgend angefügten Figuren noch näher einzugehen ist.

Durch Vergleichen der ermittelten Werte für den Po¬ renwasserüberdruck mit einer geeichten Vergleichsska¬ la ist eine Klassierung des Bodens möglich. Der Vor¬ teil dieser Messmethode liegt darin, dass einerseits das Führen der Penetrationsvorrichtung mit ihrer Son¬ de in den Untergrund einfacher wird, da die bei spit¬ zigen Messsonden auftretende seitliche Auslenkung, die sich oft bei Penetrationsvorrichtungen einstellt, wegfällt. Zudem ist die Messmethode eindeutig, ergibt sich doch bei der Verwendung einer flachen Spitze im¬ mer ein Spitzenwinkel von 180° und nicht, wie bei der Verwendung einer konischen Spitze, einmal ein Winkel von 60°, einmal ein Winkel von 90° und letztendlich wiederum ein anderer Winkel von 130°. Zudem ist es nicht möglich, Messwerte mit verschiedenen konischen Spitzen zu vergleichen, da eine Umwandlung mittels des Korrekturfaktors nicht möglich ist. Es ist daher nicht verwunderlich, dass international mittels üb¬ lich verwendeten Penetrationvorrichtungen ermittelte Werte der Beschaffenheit eines Untergrundes nicht miteinander verglichen werden können, da jeweils an¬ dere Sondenspitzenwinkel verwendet werden. Zudem ba-

sieren diese Werte auf Ermittlung der Kohäsion des Untergrundmaterials.

Letztendlich hat es sich auch gezeigt, dass auf die Berücksichtigung der seitlichen Reibung auf die Pene¬ trations- bzw. Bohrsonden weitgehendst verzichtet werden kann. Allerdings ermöglicht auch diese Methode die Verwendung beispielsweise eines Mantelrohres, welches die Penetrations- bzw. Bohrsonden umgibt, an welchem Mantelrohr getrennt die sog. seitliche Rei¬ bung beim Vorantreiben der Bohrsonde in den Unter¬ grund, falls erwünscht oder notwendig, gemessen wer¬ den kann.

Entsprechend wird erfindungsgemäss weiter eine Pene¬ trationsvorrichtung vorgeschlagen gemäss dem Wortlaut nach Anspruch 6.

Weitere bevorzugte Ausführungsvarianten der Penetra¬ tionsvorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen 7 bis 12 charakterisiert.

Die Erfindung wird nun anschliessend und unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.

Dabei zeigen:

Fig. 1 schematisch im Längsschnitt eine erfindungs- gemässe Penetrationsvorrichtung, insbesondere eine erfindungsgemässe Sonde, mit Stange und Mantelrohr für getrennte Messungen,

Fig. 2 schematisch im Längsschnitt dargestellt eine

Sondenspitze einer herkömmlichen Penetra¬ tionsvorrichtung,

Fig. 3 im Längsschnitt eine bevorzugte universelle Ausführungsvariante einer erfindungsgemässen Penetrationsvorrichtung mit zentraler Sonde, und

Fig. 4 eine oberhalb des Erdreiches angeordnete, schematisch dargestellte Messeinrichtung im Längsschnitt.

In Fig. 1 ist schematisch im Längsschnitt eine Pene¬ trationsvorrichtung 1 dargestellt, im wesentlichen umfassend Bohr- bzw. Penetrationssonde 2 und, front¬ seitig angeordnet, eine Messsonde 16, welche über ei¬ nen Spannstift 17 mit der oder den Penetrations- bzw. Bohrsonde 2 verbunden ist. Sowohl Penetrations- bzw. Bohrsonde 2 wie auch die Sonde 16 sind zylindrisch ausgebildet. Die Sonde 16 weist an ihrem Frontende bzw. an ihrer Spitze 21 eine flache Oberfläche 22 auf. Zudem weist die Frontpartie 21 einen gegenüber dem dahinterliegenden Bereich der Sonde vergrosserten Durchmesser auf. Die Zone mit vergrössertem Durchmes¬ ser weist eine Höhe h auf. Schlussendlich sind sowohl Sonde wie Penetrations- und Bohrstangen in einem Man¬ telrohr 9 eingehüllt.

Beim Eindring- bzw. Penetrationsvorgang in den Unter¬ grund wird die flache Bohrsondenspitze 22 in den Un¬ tergrund getrieben, wodurch das durch die Sonde zu beurteilende bzw. klassierende Material in Pfeilrich¬ tung vor der Sonde hergeschoben wird oder ggf. seit-

lieh verdrängt wird. Dabei wesentlich ist, dass die dabei im Wasser real oder imaginär herrschende Feuch¬ tigkeit, welche sich infolge- der Kapillarwirkung aus dem Grundwasser her einstellt, nach unten und seit¬ lich verdrängt wird. Dieser sich einstellende Wasser¬ druck bzw. der Porenwasserüberdruck ist ein Mass für die Konsistenz bzw. Zusammensetzung oder die Durch¬ lässigkeit des zu beurteilenden Materials.

In Fig. 2 ist zum Vergleich eine herkömmliche Pene¬ trationsvorrichtung bzw. eine Bohrsondenspitze im Längsschnitt dargestellt, wobei zum besseren Ver¬ ständnis gleiche Teile im Vergleich zu Fig. 1 mit denselben Referenzzahlen versehen sind. Wie aus Fig. 2 deutlich erkennbar, weist die Bohr- bzw. Penetra¬ tions- oder Messsonde 16 eine konisch ausgebildete Spitze auf, wodurch beim Vorantreiben der Penetra¬ tionsvorrichtung in den Untergrund das zu beurteilen¬ de Material seitlich verdrängt wird. Damit kann aber nicht allein die Durchlässigkeit bzw. Permeabilität des Materials gemessen werden, denn das Messresultat wird im weiteren auch wesentlich durch die durch die Geometrie der Sondenspitze auftretende Kohäsion resp. Reibung beeinflusst. Weiter wird, wie schematisch mittels Pfeilen dargestellt, ersichtlich, dass sich das seitlich verdrängte Material seitlich hinter der Bohrsondenspitze am Mantelrohr anreichert, wodurch sich in dieser Zone eine Verdichtung einstellt. Damit wird aber, im Gegensatz zur Penetration der Bohrsonde von Fig. 1, die seitliche Reibung am Mantelrohr we¬ sentlich, weshalb diese Grosse bei der Beurteilung bzw. bei der Klassierung des Materials ebenfalls it- zuberücksichtigen ist.

Im Vergleich von Fig. 1 zu Fig. 2 kann also festge¬ halten werden, dass mit der Penetrationsvorrichtung bzw. der Sonde von Fig. 1 die Durchlässigkeit bzw. Permeabilität des Untergrundes gemessen wird, wäh¬ renddem mit der Penetrationsvorrichtung von Fig. 2 im wesentlichen die Kohäsion und Reibung des zu beurtei¬ lenden Materials gemessen wird.

In Fig. 3 ist eine bevorzugte universelle Ausfüh¬ rungsvariante einer erfindungsgemässen Penetrations¬ vorrichtung 1 im Längsschnitt dargestellt. Wiederum ist frontseitig an Penetrations- bzw. Bohrsonden 2 und 10 eine Messsonde 16 angeordnet, verbunden über einen Spannstift 17 mit der unmittelbar hinter der Sonde angeordneten zentralen Sondier- bzw. Penetra¬ tionsstange 10.

Gemäss der AusführungsVariante von Fig. 3 ist die Sonde 16 zweiteilig ausgebildet, umfassend zwei koa¬ xial zueinander angeordnete Partien, nämlich eine zentrale Sondenpartie 16a und eine äussere ringförmi¬ ge Partie 16b. Analog zur Ausbildung der Sonde von Fig. 1 weisen beide Teile eine frontseitig ausgebil¬ dete, zylinderförmige Partie 21a bzw. 21b auf, welche vorzugsweise einen gegenüber der dahinterliegenden Partie der Sonde Verbreiterten Durchmesser aufweist. Die frontseitigen Partien bzw. Frontflächen 22a und 22b der beiden Sondenpartien 16a und 16b sind aufein¬ ander ausgerichtet und bilden somit in der darge¬ stellten Ausführung gemäss Fig. 3 eine einzige ebene Fläche 22.

Die zentralen Sondier- bzw. Penetrationssonde 2 bzw.

10 werden von einem zentralen Sondenmantelrohr 9 ein¬ gehüllt, welches ebenfalls die zentrale Partie 16a der Sonde einhüllt. Die äussere Partie 16b der Sonde wird von einem Hüllrohr bzw. Schaft 11 getragen bzw. gehalten, welches seinerseits das Mantelrohr 9 ein¬ hüllt. Diesen Schaft 11 einhüllend sowie die front¬ seitige ringförmige Sondenpartie 16b einhüllend ist ein weiterer Schaft bzw. ein Mantelrohr 14 angeord¬ net, in welchem gleitend die äussere Sondenpartie 16b angeordnet ist.

Der oben erwähnte Spannstift 17 kann nach Beendigung der Bohrung durchbrochen werden, wenn ein Zurückzie¬ hen der Sonde 16 nicht mehr möglich ist. Durch das Zerstören dieser Spannstiftverbindung können sämtli¬ che Hüllen und Penetrations- bzw. Bohrstangen an die Erdoberfläche zurückgezogen werden.

Für das Durchführen der Penetrationssondierung bzw. für das Ermitteln der Konsistenz oder Beschaffenheit des Untergrundes wird die Penetrationsvorrichtung 1 gemäss Fig. 3 durch geeignete Antriebsmittel in den Untergrund vorangetrieben. Auf die Darstellung und die Beschreibung derartiger Antriebsmittel kann ver¬ zichtet werden, da sie bereits aus den beiden oben erwähnten Schweizer Patenten hinlänglich bekannt sind, sowie aus der noch hängigen französischen Pa¬ tentanmeldung 91 12 256.

Die Penetrationsvorrichtung 1, umfassend die zweitei¬ lige Sondierspitze, wird mit . einer bestimmten kon¬ stanten Vortriebsgeschwindigkeit in den Untergrund vorangetrieben, wobei an sich nachfolgenden Messstel-

len der Gegendruck bzw. die Gegenkraft auf die flache Oberfläche 22 der Sondenspitze 21 gemessen wird. Die Messung dieser Gegenkräfte erfolgt an der Erdoberflä¬ che und ergibt sich aus der Kraftübertragung von der Sonde über die dahinterliegenden Sondier- bzw. Pene¬ trationsstangen, womit diese Gegenkraft an der Erdo¬ berfläche gemessen werden kann.

An diesen Messstellen wird jeweils der Penetrations¬ vorgang für kurze Zeit unterbrochen, wobei kurz nach¬ folgend an die Messung im bewegten Zustand eine wei¬ tere Messung des Gegendruckes unmittelbar beim Anhal¬ ten der Penetrationsvorrichtung erfolgt. Die Beschaf¬ fenheit bzw. die Konsistenz des Untergrundes wird nun durch diese sog. Permeabilitäts- oder Durchlässig¬ keitsmessung bestimmt, indem die Differenz zwischen den beiden erwähnten Gegendruckmessungen gebildet wird. Der Porenwasserdruck ergibt sich aus der nach¬ folgenden Gleichung:

(Rpv -RpO) • Sondenquerschnitt : Sondenspitzenvolumen

Bei Rpv handelt es sich um die Messung des sog. Bruchwiderstandes im bewegten Zustand, beispielsweise bei einer Geschwindigkeit von 2cm/s. Bei RpO handelt es sich um den Gegendruck, den sog. Bodenwiderstand, im Stillstand, und beim Sondenquerschnitt handelt es sich um die Distanz x gemäss Fig. 3. Das Sondenspit¬ zenvolumen ergibt sich aus der Fläche 22, multipli¬ ziert mit der Höhe h gemäss Fig. 3.

Sollte aufgrund der ^■ Bodenbeschaffenheit, wie bei¬ spielsweise beim Vorhandensein von grobkörnigem Mate-

rial oder vereinzelten Steinen, die äussere Reibung ein wesentlicher Faktor darstellen, so besteht mit der Konstruktion der Penetrationsvorrichtung gemäss Fig. 3 die Möglichkeit, den Widerstand bzw. die Rei¬ bung am äusseren Mantel 14 zu messen.

Wird nun aber eine Stelle erreicht, wo die Penetra¬ tionsvorrichtung 1 nicht mehr ohne weiteres mit der bestimmten konstanten Geschwindigkeit weiter vorange¬ trieben werden kann, beispielsweise infolge lehmigen oder sehr kompakten Untergrundes, so kann analog der Penetrationsvorrichtung gemäss der CH-PS 679 887 der weitere Vorantrieb nur unter Verwendung der zentralen Sonde 16a weiter erfolgen. Dadurch wird die Frontson¬ denoberfläche wesentlich verkleinert, wodurch sich natürlich auch ein verringerter Widerstand auf die Frontpartie 22a der zentralen Sonde 16a einstellt. Zu diesem Zweck erfolgt die weitere .Penetration nur noch durch Vorantreiben der zentralen Sonde 16a, gegebe¬ nenfalls zusammen mit dem die mittige Sondenpartie 16a einhüllenden Mantelrohr 9, womit weiterhin die Möglichkeit besteht, zusätzlich zum Widerstand auf die Frontpartie 22a die seitliche Reibung auf das Mantelrohr 9 zu messen.

Analog zur oben angeführten Gleichung werden wiederum an sich nachfolgenden Messstellen sowohl der Wider¬ stand bei bewegter wie bei ruhender Penetrationsvor¬ richtung auf die Sonde 16a gemessen und der Porenwas¬ serdruck analog bestimmt, wobei in diesem Fall der Sondenquerschnitt ^* = y ist und das .Sondenspitzenvolu¬ men = Querschnittsfläche 22a • h.

Die bei den jeweiligen Messungen ermittelten Werte für den Porenwasserdruck werden nun mit entsprechen¬ den Eichkurven verglichen, bei welchen der Porenwas¬ serdruck in Abhängigkeit von verschiedenen Voran¬ triebsgeschwindigkeiten für bestimmte Beschaffenhei¬ ten bzw. Konsistenzen von Untergründen bzw. von.Erd¬ reichen aufgezeichnet bzw. aufgelistet ist. Anhand der mittels der Messung ermittelten Werte und der Vorantriebsgeschwindigkeit kann so anhand der Eich¬ kurven sofort auf die Konsistenz bzw. Beschaffenheit des Untergrundes geschlossen werden.

Somit erfolgt die Beurteilung der Beschaffenheit bzw. der Konsistenz des Untergrundes nicht anhand der Ko- häsion des Untergrundmaterials, sondern aufgrund der Permeabilität bzw. Durchlässigkeit des Materials bzw. aufgrund des Porenwasserdruckes, welcher in diesem Material herrscht. Bei Blockierung der Penetrations¬ vorrichtung infolge einer nur schwer durchdringbaren Schicht kann der Vorantrieb statt sog. statisch mit gleichbleibender Geschwindigkeit auch sog. dynamisch erfolgen, wie beispielsweise in der CH-PS 679 887 be¬ schrieben.

Anhand von Fig. 4, letztendlich, soll aufgezeichnet werden, wie die Messung einerseits des Widerstandes auf die Messsonde 16 erfolgt, wie auch anderseits, unabhängig davon die Messung der Reibung auf das die Sonde umgebende Mantelrohr erfolgt. An sich ist die Messung von mehreren Werten bei der Penetration einer Penetrationsvorrichtung unabhängig voneinander be¬ reits aus den beiden obgenannten Schweizer Patenten bekannt und in diesen eingehend beschrieben, doch

soll an dieser Stelle unter Bezug auf die schemati¬ sche Darstellung der Messvorrichtung der Vorgang noch einmal kurz skizziert werden. ^\'

Gemäss der schematischen Darstellung in Fig. 4 wirkt eine zentrale Gesamtlast 31 für das Vorantreiben der Penetrationsvorrichtung in den Untergrund. Diese Ge¬ samtlast 31 wirkt primär auf eine Traverse 33, wobei mittels Längsstangen 35 und einer weiteren Quertra¬ verse 37 die Last auf die zentrale Sonde bzw. auf die Sonde 2 und das die zentrale Sonde umgebende Mantel¬ rohr 9 übertragen wird. Die Uebertragung erfolgt über ein zentrales Kopfteil 39 der Sonde. Durch das An¬ bringen einer Messbox 43 zwischen die erwähnte Tra¬ verse 37 und einer weiteren Traverse 36 kann die Wi¬ derstandskraft bzw. Gegenkraft auf die Sonde im Un¬ tergrund gemessen werden.

Ueber eine weitere Traverse 43 und Längsstangen 38 wird die Last auf ein Kopfteil 41 und somit auf das Mantelrohr 14 übertragen. Die am äusseren Mantelrohr 14 auftretende Reibung wird mittels einer weiteren Messbox 45 gemessen, die zwischen den beiden Traver¬ sen 33 und 34 angeordnet ist.

Die beiden Messbbxen 43 und 45 können derart mit elektronischen Mess- und Auswertungseinrichtungen verbunden sein, dass jeweils automatisch an bestimm¬ ten Stellen des Vorantreibens der Penetrationsvor¬ richtung in den Untergrund zwei Messwerte aufgenommen und registriert werden, und zwar kurz vor und gerade beim Anhalten der Penetrationsvorrichtung. Die so ge¬ messenen Werte werden wie oben beschrieben erfin-

dungsgemäss ausgewertet.

Die unter Bezug auf die Fig. 1 bis 4 dargestellte er- findungsgemässe Penetrationsvorrichtung bzw. die Be¬ schreibung des Vorganges bezieht sich selbstverständ¬ lich nur auf ein Beispiel, das auf x-beliebige Art und Weise modifiziert, abgeändert oder ergänzt werden kann. Wesentlich ist dabei, dass die Messung bzw. Er¬ mittlung der Konsistenz des Untergrundes mittels Er¬ fassen der Permeabilität bzw. des Konsolidationsgra- deε des Untergrundmaterials erfolgt. Dabei wird vor¬ zugsweise eine flache Sondenspitze verwendet, wobei jedoch die Messung, wohl erschwert, auch mit einer herkömmlich konischen Sonde erfolgen kann. So können als weitere Anwendungsmöglichkeiten beliebig ■ viele zeitlich abgestufte Messungen durchgeführt werden, um anhand bekannter Theorien z.B. den Durchlässigkeits¬ beiwert o. . zu bestimmen.

Zusammenfassend sollen noch einmal die wesentlichen Vorteile im Vergleich zu den herkömmlichen Messmetho¬ den angeführt werden:

Durch die Verwendung der erfindungsgemässen flachen Sondenspitze reduziert sich das Messverfahren weitge- hendst auf das Messen eines einzigen Messwertes, näm¬ lich auf den Widerstand auf die Sondenfläche. Seitli¬ che Reibungen und Widerstandkräfte können oft ver¬ nachlässigt werden, da sie oft kaum ins Gewicht fal¬ len.

Durch die Wahl einer flachen Sondenspitze und durch die Messung der Permeabilität ist es möglich, den

sog. Konsolidationsgrad zu bestimmen.

Das mittels einer flachen Spitze "verschobene Volu¬ men" ist wesentlich geringer als dasjenige bei Ver¬ wendung einer kegelförmigen bzw. konischen Spitze. Dies ergibt sich insbesondere aus der Oberfläche der Sondenspitze, die bei Wahl einer flachen Spitze we¬ sentlich kleiner ist als die Oberfläche eines Kegel¬ mantels. Somit entfallen auch allfällige Korrektur¬ faktoren aufgrund der Wahl eines unterschiedlichen Kegelspitzenwinkels.

Für die Klassierung und Ermittlung der Konsistenz ei¬ nes Untergrundes kann auf nur einen einzigen Wert, nämlich den Konsolidationsgrad, abgestellt werden.