Daten von statischen Eindringversuchen vor Ort oder Modellversuchen in tiefen, dichtem Quarzsand bei hohen Spannungsniveaus sind sehr selten, was es schwierig macht, eine Korrelation zwischen den Ergebnissen der statischen Eindringversuche und den ingenieurtechnischen Eigenschaften dichter tiefer Sandschichten herzustellen. Hochdruck-Kalibriergefäßversuche wurden durchgeführt, wobei dichte Sandproben mit einer relativen Dichte von 74 % bis 91 % nach der Sandregenmethode hergestellt wurden. Statische Eindringversuche wurden im Kalibriergefäß bei hohen Spannungsniveaus von 0,5 bis 2,0 MPa durchgeführt. Das Spannungs-Dehnungsverhalten von dichtem Quarzsand unter hohen Spannungen wurde mit einem modifizierten Mohr-Coulomb-Konstitutivmodell beschrieben und in eine beliebige Lagrange-Euler-Großverformungs-Finite-Elemente-Methode zur numerischen Simulation des statischen Eindringversuchs eingebunden. Diese Großverformungsmethode kann die starke Verzerrung des Bodengitters um die Kegelspritze effektiv vermeiden und die Konvergenz der Berechnung gewährleisten. Die numerische Simulation stimmt im Wesentlichen mit den Ergebnissen des Kalibriergefäßversuchs überein, was die Zuverlässigkeit der Großverformungsanalyse bestätigt. Die Analyse von Versuchs- und numerischen Daten hat ergeben, dass der Kegelwiderstand eine Funktion der relativen Dichte des Sandes und des Spannungsniveaus ist und weiterhin in der Grundform der Funktion für niedrige Spannungsniveaus dargestellt werden kann. Es wurden ausreichend variable Parameteranalysen durchgeführt, um die Parameter in der Vorhersageformel der relativen Dichte von dichtem Quarzsand bei hohen Spannungsniveaus anzupassen. Der Vergleich der Formelergebnisse mit den Kalibriergefäßversuchsergebnissen zeigte eine gute Prognose mit einer relativen Abweichung von unter 30 %.

tiefer Quarzsand; dichter Sand; statisches Eindringen; hohes Spannungsniveau; Kalibriergefäß; Finite-Elemente-Großverformung