Vorbelastung und Kompressionsbeiwert

134

135 Nach 8 B mit NOKIAN^® Reifen stiegen die Vorbelastungen in TS1 im Vergleich zum jeweiligen Ausgangszustand um 48 kPa (32%), während sie sich nach derselben Befahrungshäufigkeit mit MAGNUM^TM und FELASTEC^® Bogiebändern nur um 25 und 27 kPa (jew. 17%) erhöhten. In TS1 war damit die Zunahme der Vorbelastungswerte nach 8 B mit den Bogiebändern um 21-23 kPa geringer als nach 8 B mit NOKIAN^® Reifen. In TS2 waren die Vorbelastungen nach 1, 4, 8 B und 4 BS mit NOKIAN^® Reifen in ähnlichem Maß erhöht wie in TS1, während sie nach den Befahrungsversuchen mit den Bogiebändern in TS2 jeweils stärker als in TS1 erhöht waren.

NOKIAN^®

FELASTEC^® PV [kPa] PV [kPa]

B TS2 A TS1

RG4 RG5 RG6

FELASTEC^®

MAGNUM™

NOKIAN^®

RG1 RG2 RG3 RG4 RG5 RG6

Abbildung 30: Boxplots der Vorbelastungen (PV) in kPa von ungestörten Bodenproben aus dem unbefahrenen Waldboden (UB) sowie aus den Rückegassen (VB1-6) vor und nach Befahrung mit den Fahrwerkkonfigurationen NOKIAN^® Reifen, MAGNUM™ Bogiebänder und FELASTEC^® Bogiebänder in 6-10 cm (TS1; A) und 30-34 cm (TS2; B) Tiefe. Multistep-Drucksetzungsversuche erfolgten wie die Befahrungsversuche bei -60 hPa Soll-Vorentwässerung. Gestrichelte horizontale Linien zeigen Grenzen der Vorbelastungsklassen nach Lebert (2010): <80 kPa = sehr gering, 80-120 kPa = gering, 120-160 kPa = mittel, 160-200 kPa = hoch, >200 = sehr hoch. Abkürzungen der Versuchsvarianten:

UB = unbefahrener Waldboden (grün), VB1-6 = alte Rückegassen vor Befahrungsversuchen (blau), 1 B = 1 Befahrung (gelb), 4 BS = 4 Befahrungen mit 20% simulierter Hangneigung (orange), 4 B = 4 Befahrungen (hellrot), 8 B = 8 Befahrungen (dunkelrot). n = 15-24.

MAGNUM™

RG1 RG2 RG3

136 Im Vergleich zu NOKIAN^® Reifen stiegen die Vorbelastungswerte in TS2 nach 8 B mit MAGNUM^TM Bogiebändern um 18 kPa und mit FELASTEC^® Bogiebändern um 3 kPa weniger an.

Zwischen den Vorbelastungen nach 4 Befahrungen mit simulierter Hangneigung (4 BS) und ohne simulierte Hangneigung (4 B) bestehen bei allen Fahrwerk-konfigurationen und in beiden Tiefenstufen keine klaren Unterschiede.

Kompressionsbeiwert des ungestört entnommenen Bodens

Die Boxplots in Abbildung 32 zeigen die bei -60 hPa Soll-Vorentwässerung an unge-störten Bodenproben bestimmten Kompressionsbeiwerte in log(kPa)^-1. Die Boden-proben stammen aus TS1 (6-9 cm Tiefe) und TS2 (30-33 cm Tiefe) des UB und der alten Rückegassen vor den Befahrungsversuchen (VB1-6) und nach den Befahrungs-versuchen mit NOKIAN^® Reifen und MAGNUM^TM und FELASTEC^® Bogiebändern.

In TS1 lag der Kompressionsbeiwert im UB bei 0,25 log(kPa)^-1 und in TS2 bei 0,28 log(kPa)^-1. Die Kompressionsbeiwerte in VB1-6 variierten in TS1 zwischen 0,08 und 0,20 log(kPa)^-1 und in TS2 zwischen 0,11 und 0,17 log(kPa)^-1 (Abbildung 32). Die Kompressionsbeiwerte in VB1-6 waren damit um 0,05-0,17 log(kPa)^-1 (19-70%) in TS1 und 0,10-0,17 log(kPa)^-1 (37-60%) in TS2 niedriger als im UB.

y = 5,48x + 0,59 R² = 0,99

y = -0,64x²+ 8,21 x + 3,43 R² = 1

y = 5,05x + 2,43 R² = 0,99

0 10 20 30 40 50 60

0 2 4 6 8

Erhöhung PV[kPa]

Befahrungshäufigkeit y = 6,15x + 0,19

R² = 0,98 y = 2,86x + 1,92

R² = 0,99

y = 0,73x²- 3,96x + 12,24 R² = 1

0 10 20 30 40 50 60

0 2 4 6 8

Erhöhung PV[kPa]

Befahrungshäufigkeit

Abbildung 31: Erhöhung der medianen Vorbelastung in TS1 (A) und TS2 (B) als Differenz der Vorbelastungen nach 1, 4 und 8 Befahrungen mit NOKIAN^® Reifen und MAGNUM^TM und FELASTEC^® Bogiebändern zu den Vorbelastungen der jeweiligen alten Rückegassen vor Befahrung.

A TS1 B TS2

137 Nach den Befahrungsversuchen auf den alten Rückegassen waren die Kompressions-beiwerte beider Tiefenstufen in den meisten Fällen niedriger als im jeweiligen Ausgangszustand vor Befahrung (VB1-6). Die stärksten Abnahmen der Kompres-sionsbeiwerte traten in TS1 nach 1, 4 und 8 B und 4 BS mit NOKIAN^® Reifen auf (Reduktionen gegenüber dem jeweiligen Ausgangswert um 0,1, 0,06, 0,06 und 0,05 log(kPa)^-1 bzw. um 50, 39, 39 und 25%). Nur nach 4 und 8 B mit NOKIAN^® Reifen in TS2 und 4BS mit MAGNUM^TM und FELASTEC^® Bogiebändern in TS1 bzw. TS2 nahmen die Kompressionsbeiwerte nach den Befahrungsversuchen zu.

Abbildung 32: Boxplots der Kompressionsbeiwerte (CC) in log(kPa)^-1 von ungestörten Bodenproben aus dem unbefahrenen Waldboden (UB), sowie aus den Rückegassen (RG1-6) vor und nach Befahrung mit den Fahrwerkkonfigurationen NOKIAN^® Reifen, MAGNUM™ Bogiebänder und FELASTEC^® Bogiebänder in 6-9 cm (TS1; A) und 30-33 cm (TS2; B) Tiefe. Multistep-Drucksetzungsversuche erfolgten wie die Befahrungsversuche bei -60 hPa Soll-Vorentwässerung. Abkürzungen der Versuchsvarianten: UB = unbefahrener Waldboden (grün), VB1-6 = alte Rückegassen vor Befahrungsversuchen (blau), 1 B = 1 Befahrung (gelb), 4 BS = 4 Befahrungen mit 20% simulierter Hangneigung (orange), 4 B = 4 Befahrungen (hellrot), 8 B = 8 Befahrungen (dunkelrot). n = 15-24.

CC [log(kPa)-1 ]

MAGNUM™

NOKIAN^®

FELASTEC^® B TS2

A TS1

RG1 RG2 RG3 RG4 RG5 RG6

FELASTEC^®

MAGNUM™

NOKIAN^®

RG1 RG2 RG3 RG4 RG5 RG6

138 Vorbelastung und Kompressionsbeiwert des künstlich vorverdichteten homogenisierten Bodens

In den Streudiagrammen der Abbildung 33 sind die Vorbelastungen (A) und Kompres-sionsbeiwerte (B) der auf -60 hPa (Quadrate) und auf -300 hPa (Rauten) entwässerten homogenisierten Bodenproben als Funktion ihrer künstlichen Vorverdichtung aufge-tragen. An die Wertepaare sind lineare Regressionsfunktionen angepasst (zugrunde-liegende Statistik siehe Kapitel 4.15).

Abbildung 33: Streudiagramme mit linearen Regressionsgeraden der Vorbelastungen (Pv; A) in kPa und Kompressionsbeiwerte (CC; B) in log(kPa)^-1 von vorverdichteten homogenisierten Bodenproben aus dem Al-Horizont (zusammengesetzt aus Mischproben verschiedener Probenahmegruben im Versuchs-gebiet) als Funktion ihrer künstlich auf 1,3, 1,4 und 1,5 g cm^-3 eingestellten Lagerungsdichte (ρB).

Jeweils gemessen bei -60 hPa (Vierecke) und -300 hPa (Rauten) Soll-Vorentwässerung. Der Asterisk * zeigt an, dass das der jeweiligen Regressionsgerade zugrundeliegende lineare Modell und die Regres-sionskoeffizienten bei einem Signifikanzniveau von α=0,05 statistisch signifikant sind (statistische Test-ergebnisse siehe Tabelle 8); n = 12.

Von 1,3 über 1,4 zu 1,5 g cm^-3 Lagerungsdichte steigen die Vorbelastungswerte im medianen Mittel kontinuierlich von 23 kPa auf 48 kPa bei -60 hPa und von 32 kPa auf 58 kPa bei -300 hPa an (Medianwerte nicht gezeigt). Die Regressionsgeraden zeigen, dass diese signifikant positiven Abhängigkeiten annähernd linear sind, wobei bei -60 hPa 97% und bei -300 hPa 84% der Streuung der Vorbelastungswerte von der Lagerungsdichte erklärt werden (R²=0,97 und R²=0,84, Regressionsmodelle mit p<0,001 signifikant α=0,05; statistische Testergebnisse siehe Tabelle 8).

0 10 20 30 40 50 60 70

1,2 1,3 1,4 1,5 1,6

Pv [kPa]

ρ [g cm^-3] -60 hPa -300 hPa

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30

1,2 1,3 1,4 1,5 1,6

CC[log(kPa)-1]

ρ [g cm^-3] -60 hPa -300 hPa

A B

R²=0,97* R²=0,84* R²=0,98* R²=0,89*

139 Tabelle 8: Ergebnisse der linearen Regressionsanalysen der abhängigen (erklärten) Variablen Vorbelastung (PV in kPa) und Kompressionsbeiwert (CC in log10(kPa)^-1) und der unabhängigen (erklä-renden) Variable Lagerungsdichte (ρ in g cm^-3) von homogenisiertem Boden (hom) aus 6-10 cm Tiefe.

Die Anpassungsgüte der Regression wird mit dem Bestimmtheitsmaß R² angegeben. Der Steigungs-koeffizient (SK) gibt die Steigung der Regressionsgeraden an, die Konstante gibt den Schnittpunkt der Regressionsgeraden mit der y-Achse an. Gemessen bei den Soll-Vorentwässerungsstufen -60 hPa und -300 hPa. Konfidenzintervalle (KI), t-Werte, Standardfehler (SE) und Wahrscheinlichkeiten (p-Werte) der Konstanten und Steigungskoeffizienten (SK) wurden mit heteroskedastizitäts-robusten Testverfahren berechnet (Schätzung der Kovarianz-Matrix mit HC4m Parameterschätzer und Wild Bootstrap mit Webb 6-Punkt-Verteilung; siehe Methoden Kapitel 4.15). p signifikant für p<0,05 bei Signifikanzniveau α=0,05. n=12.

Unabhängige Variable ρ hom [g cm^-3]

ρ hom [g cm^-3]

ρ hom [g cm^-3]

ρ hom [g cm^-3]

Abhängige Variable PV hom [kPa]

PV

hom [kPa]

CC

hom [log(kPa)^-1]

CC

hom [log(kPa)^-1]

Soll-Vorentwässerung [hPa] -60 -300 -60 -300

R² 0,97 0,84 0,98 0,89

Konstante -140,92 -135,67 1,15 1,06

SK 126,25 131,24 -0,72 -0,65

F-Wert lm Model 314,50 51,27 490,00 79,96

p-Wert lm Model <0,001 <0,001 <0,001 <0,001

HC4m Parameter-schätzer

95% KI der Konstante -169,57;

-112,26

-185,83;

-85,51

1,04;

1,27

0,78;

1,33 95% KI des SK 104,99;

147,51

95,37;

167,13

-0,80;

-0,64

-0,84;

-0,46

SE Konstante 12,86 22,51 0,05 0,12

SE SK 9,54 16,10 0,04 0,09

t-Wert Konstante -10,96 -6,03 22,94 8,49

t-Wert SK 13,24 8,15 -19,99 -7,62

p-Wert Konstante <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 p-Wert SK <0,001 <0,001 <0,001 <0,001

Wild Bootstrap mit Webb 6-Punkt-

Verteilung

95% KI der Konstante -163,19;

-118,64

-174,59;

-96,74

1,07;

1,24

0,84;

1,27 95% KI des SK 109,73;

142,77

103,44;

159,06

-0,78;

-0,66

-0,80;

-0,51

SE Konstante 9,89 17,42 0,04 0,09

SE SK 7,34 12,45 0,03 0,07

t-Wert Konstante -14,25 -7,79 29,59 11,13

t-Wert SK 17,21 10,54 -25,77 -9,99

p-Wert Konstante <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 p-Wert SK <0,001 <0,001 <0,001 <0,001

140 Die Steigungen der linearen Regressionsgeraden sind bei -60 und -300 hPa ähnlich groß: mit einer Erhöhung der erklärenden (unabhängigen) Variable Lagerungsdichte um 1 g cm^-3 steigt die erklärte (abhängige) Variable Vorbelastung um 126 kPa bei -60 hPa und um 131 kPa bei -300 hPa (Steigungskoeffizienten SK=126,25 bei -60 hPa und SK=131,24 bei -300 hPa jeweils mit p<0,001 signifikant für α=0,05;

statistische Testergebnisse siehe Tabelle 8). Gleichzeitig wiesen die bei -300 hPa entwässerten Bodenproben bei gleicher Lagerungsdichte um 10-15 kPa höhere mediane Vorbelastungswerte auf als die bei -60 hPa entwässerten Bodenproben (Medianwerte nicht gezeigt). Dementsprechend verlaufen die Regressionsgeraden der Messwerte von bei -60 hPa und bei -300 hPa vorentwässerten homogenisierten Bodenproben annähernd parallel zueinander.

Mit zunehmender Lagerungsdichte fallen die medianen Kompressionsbeiwerte sowohl bei -60 hPa als auch bei -300 hPa Soll-Vorentwässerung von 0,22 log(kPa)^-1 bei 1,3 g cm^-3 auf 0,08 log(kPa)^-1 bei 1,5 g cm^-3 (Medianwerte nicht gezeigt). Die Abnahme der Kompressionsbeiwerte zeigt eine Abnahme der Steigung der Setzungskurve im Bereich der Erstbelastung und damit eine Verringerung der Setzungszunahme bei Belastungszunahme im plastischen Verformungsbereich an. Die annähernd parallel verlaufenden Regressionsgeraden zeigen, dass die signifikant negativen Abhängig-keiten von Kompressionsbeiwerten und Lagerungsdichten des homogenisierten Bodens annähernd linear sind, wobei bei -60 hPa 98% und bei -300 hPa 89% der Streuung der Kompressionsbeiwerte von der Lagerungsdichte erklärt werden (R²=0,98 und R²=0,89, Steigungskoeffizienten -0,72 und -0,65; Regressionsmodelle und Stei-gungskoeffizienten mit p<0,001 signifikant für α=0,05; statistische Testergebnisse siehe Tabelle 8).

Vorbelastung und Kompressionsbeiwert des homogenisierten und ungestört entnommenen Bodens im Vergleich

In Abbildung 34 sind die bei -60 hPa Soll-Vorentwässerung bestimmten Vorbe-lastungswerte des künstlich vorverdichteten homogenisierten⁵² Bodens aus dem Ver-suchsgebiet und der ungestört aus dem UB und aus den alten Rückegassen vor den

52 Die homogenisierten Mischproben des mitteltonigen Schluffs aus TS1 wurden, wie in Kapitel 4.5 beschrieben, mit einer Universalprüfmaschine auf die Lagerungsdichten 1,3, 1,4 und 1,5 g cm^-3 vorverdichtet (Werte aus Abbildung 33 übernommen).

141 Befahrungsversuchen (VB1-6) entnommenen Bodenproben dargestellt (Entnahme-tiefe jeweils 6-10 cm, TS1). Um den visuellen Vergleich zu erleichtern, sind die Vorbe-lastungswerte der homogenisierten und ungestörten Versuchsvarianten ähnlicher Lagerungsdichte jeweils nebeneinander angeordnet. Die Normalverteilung der Stich-probenwerte dieser Versuchsvariablen ist gemäß Shapiro-Wilk-Test gegeben (p>0,05). Bei den statistischen Vergleichen der Stichproben der Versuchsvariablen waren die Varianzen laut Levene-Test nicht in allen Fällen gleich verteilt (d.h. die Voraussetzung der Varianzhomogenität bzw. Homoskedastizität war nicht stets erfüllt). Aus diesem Grund wurden die statistischen Vergleiche mit dem heteroske-dastizitätsrobusten Welch-t-Test durchgeführt. Da der parametrische Welch-t-Test auf arithmetischen Mittelwerten beruht, wurden den im Text beschrieben Differenzen zwi-schen den Versuchsvarianten ebenfalls die arithmetizwi-schen Mittelwerte zugrunde gelegt (zugrundeliegende Statistik siehe Kapitel 4.15).⁵³

Es fällt auf, dass die Streubreite der an den Bodenproben aus künstlich vorver-dichtetem homogenisiertem Boden bestimmten Vorbelastungswerte deutlich geringer ist, als jene der ungestört entnommenen Bodenproben.

Die Vorbelastungen steigen in der Reihenfolge künstlich vorverdichteter homogeni-sierter Boden, UB und VB1-6 an. Die Vorbelastung des UB mit einer Lagerungsdichte von ca. 1,3 g cm^-3 liegt gemäß Welch-t-Test signifikant um 84 kPa höher als die Vorbelastung des homogenisierten Bodens mit ähnlicher Lagerungsdichte, wobei die wahre Differenz gemäß dem 95% Konfidenzintervall zwischen 31,3 und 137,4 kPa liegt (t=-6,8, p=0,02 signifikant für α=0,05). Diese Differenz zwischen der Vorbelastung des UB und der Vorbelastung des homogenisierten Bodens ähnlicher Lagerungsdichte entspricht 79% des Vorbelastungswertes des UB.

Die mittlere Vorbelastung der Rückegassen VB3-6 mit einer Lagerungsdichte von ca.

1,5 g cm^-3 ist gemäß Welch-t-Test signifikant um 103 kPa höher als die Vorbelastung des homogenisierten Bodens mit ähnlicher Lagerungsdichte, wobei die wahre Differenz gemäß dem 95% Konfidenzintervall zwischen 98,4 und 108,0 liegt (t=-53,5, p<0,001 signifikant für α=0,05). Diese Differenz entspricht 69% des mittleren Vorbelastungswertes der alten Rückegassen VB3-6.

53 Die mit dem Welch-t-Test getesteten Differenzen der arithmetischen Mittelwerte des unbefahrenen Waldbodens und der Rückegassen unterscheiden sich teilweise von den im Kapitel 5.4 genannten Differenzen, da letztere aus den in den Boxplots dargestellten ausreißerbereinigten Medianwerten berechnet wurden.

142 Abbildung 34: Boxplots der Vorbelastungswerte (PV in kPa, gemessen bei -60 hPa Soll-Vorentwäs-serung) des künstlich vorverdichteten homogenisierten Bodens, des unbefahrenen Waldbodens und der alten Rückegassen vor Befahrung in Abhängigkeit von der Lagerungsdichte (ρB) in g cm^-3. Der Boden der unterschiedlichen Versuchsvarianten stammt jeweils aus 6-10 cm Tiefe (TS1). Abkürzungen:

Homog.=aus den Probenahmegruben im Versuchsgebiet gepoolter homogenisierter Waldboden mit künstlicher Vorverdichtung auf 1,3, 1,4 und 1,5 g cm^-3, UB = unbefahrener Waldboden, VB1-6 = Boden aus den alten Rückegassen 1-6 vor den Befahrungsversuchen. n = 4 (homogenisierte Bodenproben einzelner Lagerungsdichten), n = 24 (UB), n = 15-24 (VB1-6). Asterisken (*) und unterschiedliche Buch-staben zeigen gemäß heteroskedastizitäts-robustem Welch-t-Test eine statistisch signifikante Differenz für p<0,05 bei einem Signifikanzniveau von α = 0,05 an (zugrundeliegende Statistik siehe Kapitel 4.15).

Die mittlere Vorbelastung der alten Rückegassen VB1-6 (mit Lagerungsdichten zwischen ca. 1,3 und 1,5 g cm^-3) ist um 44 kPa höher als die Vorbelastung des UB (mit einer Lagerungsdichte von ca. 1,3 g cm^-3). Diese Differenz ist jedoch laut Welch-t-Test nicht signifikant (t=-3,5, p=0,07 nicht signifikant für α=0,05; 95% Konfidenzintervall [-96,6; 8,4]).

Lineare Regressionen von Vorbelastung, Kompressionsbeiwert und Lagerungsdichte

Die Streudiagramme der Abbildung 35 zeigen die Vorbelastung (PV) und den Kom-pressionsbeiwert (CC) von künstlich vorverdichtetem homogenisiertem Waldboden⁵⁴ (blaue Quadrate), von ungestört entnommenem UB (grüne Rauten) und von ungestört

54 Die homogenisierten Mischproben des mitteltonigen Schluffs aus TS1 wurden, wie in Kapitel 4.5 beschrieben, mit einer Universalprüfmaschine auf die Lagerungsdichten 1,3, 1,4 und 1,5 g cm^-3 vorverdichtet (Werte aus Abbildung 33 übernommen).

PV [kPa]

bc

* *

ρB ca. 1,3 g cm^-3 ρB ca. 1,4 g cm^-3 ρB ca. 1,5 g cm^-3

a cb

143 entnommenem Boden der alten Rückegassen 1-6 vor und nach den Befahrungs-versuchen (RG, schwarze Punkte) jeweils als Funktion der Lagerungsdichte (ρB). An die Wertepaare sind lineare Regressionsfunktionen angepasst (zugrundeliegende Statistik siehe Kapitel 4.15). Die einzelnen Wertepaare von Vorbelastung und Lage-rungsdichte, von Kompressionsbeiwert und Lagerungsdichte sowie von Kompres-sionsbeiwert und Vorbelastung stammen jeweils von derselben Bodenprobe aus TS1 (6-9 cm Tiefe). Für die Multistep-Drucksetzungsversuche in den Ödometern wurden die Bodenproben auf -60 hPa vorentwässert (Kapitel 4.5).

Aus der Auftragung der Vorbelastung gegen die Lagerungsdichte wird deutlich, dass sich der homogenisierte Boden mit Lagerungsdichten von 1,3 bis 1,5 g cm^-3 im mittle-ren Streubereich der Lagerungsdichten des Bodens der alten Rückegassen (1,1 bis 1,75 g cm^-3) befinden. Bei gleicher Lagerungsdichte waren die Vorbelastungen des künstlich vorverdichteten homogenisierten Bodens im Mittel der Regressionsgerade geringer als die Vorbelastungen des UB, und letztere waren wiederum geringer als die Vorbelastungen des Bodens der alten Rückegassen.

Die Vorbelastungen und Lagerungsdichten des homogenisierten Bodens und des UB korrelieren mit Bestimmtheitsmaßen (R²) von 0,97 und 0,37 signifikant positiv linear, wobei die Steigung (Steigungskoeffizient SK) beim UB mit 192,08 kPa Zunahme der Vorbelastung je g cm^-3 Zunahme der Lagerungsdichte größer als beim homogeni-sierten Boden mit einer Steigung von 126,25 kPa je g cm^-3 ist (Gesamtmodelle und Steigungskoeffizienten jeweils mit p≤0,002 signifikant für α=0,05; statistische Test-ergebnisse siehe Tabelle 8 in Kapitel 5.4.3 und Tabelle 9). Dagegen besteht keine deutliche lineare Korrelation zwischen Vorbelastung und Lagerungsdichte des Bodens aus den alten Rückegassen (R²<0,01; statistische Testergebnisse siehe Tabelle 9).

Sowohl bei den künstlich vorverdichteten homogenisierten Bodenproben, als auch bei den ungestört aus dem UB und den alten Rückegassen entnommenen Bodenproben sinken die Kompressionsbeiwerte signifikant mit steigender Lagerungsdichte (Abbildung 35 B Gesamtmodelle und Steigungskoeffizienten mit p<0,001 signifikant für α=0,05; statistische Testergebnisse siehe Tabelle 8 in Kapitel 5.4.3 und Tabelle 9).

144 Abbildung 35: Streudiagramme der A) Vorbelastungen (PV) in kPa gegen die Lagerungsdichten (ρB) in g cm^-3, B) Kompressionsbeiwerte (CC) in log(kPa)^-1 gegen die Lagerungsdichten (ρB) in g cm^-3 und C) Kompressionsbeiwerte (CC) in log(kPa)^-1 gegen die Vorbelastungen (PV) in kPa, jeweils mit angepassten linearen Regressionsgeraden und Bestimmtheitsmaßen (R²). Die einzelnen Wertepaare stammen jeweils von Messungen an derselben Bodenprobe aus 6-9 cm Tiefe (TS1) des vorverdichteten homo-genisierten Bodens (blaue Quadrate und Regressionsgeraden), des ungestört entnommenen unbefah-renen Waldbodens (grünen Rhomben und Regressionsgeraden) und der alten Rückegassen vor und nach den Befahrungsversuchen (schwarze Punkten und graue Regressionsgeraden). Vorbelastungen und Kompressionsbeiwerte wurden jeweils bei -60 hPa Soll-Vorentwässerung im Ödometer bestimmt.

Der Asterisk (*) zeigt an, dass das zugrundeliegende statistische Modell und die Koeffizienten bei einem Signifikanzniveau von α=0,05 statistisch signifikant sind (statistische Testergebnisse siehe Tabelle 9).

n=12 für homogenisierten Boden; n=23 für unbefahrenen Waldboden; n=381 für Boden aus den Rücke-gassen.

0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50

0 50 100 150 200 250 300

CC[log(kPa)-1]

P_V[kPa]

C

Legende

Bodenproben aus den Rückegassen vor und nach Befahrungsversuchen Unbefahrener Waldboden

Homogenisierter Boden 0

50 100 150 200 250

1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 PV[kPa]

ρ_B[g cm^-3] A

R²=0,97*

R²=0,37*

R²<0,01

R²=0,98*

R²=0,83*

R²=0,68*

R²=0,98*

R²=0,25*

R²<0,01

0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50

1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 CC[log(kPa)-1]

ρ_B[g cm^-3] B

145 Tabelle 9: Ergebnisse der linearen Regressionsanalysen von denabhängigen (erklärten) Variablen Vor-belastung (PV in kPa) bzw. Kompressionsbeiwert (CC in log10(kPa)^-1) und der unabhängigen (erklären-den) Variable Lagerungsdichte (ρ in g cm^-3) sowie von der erklärten Variable Kompressionsbeiwert und der erklärenden Variable Vorbelastung. Werte der einzelnen Parameter stammen von ungestörten Bodenproben aus dem unbefahrenen Waldboden (UB) und aus den Rückegassen (RG) vor und nach den Befahrungsversuchen jeweils aus 6-9 cm Tiefe. Vorbelastungen und Kompressionsbeiwerte wur-den bei -60 hPa Soll-Vorentwässerung bestimmt. Die Anpassungsgüte der Regression wird mit dem Bestimmtheitsmaß R² angegeben. Der Steigungskoeffizient (SK) gibt die Steigung der Regressions-geraden an, die Konstante gibt den Schnittpunkt der RegressionsRegressions-geraden mit der y-Achse an.

Konfidenzintervalle (KI), t-Werte, Standardfehler (SE) und Wahrscheinlichkeiten (p-Werte) der Konstanten und Steigungskoeffizienten (SK) wurden mit heteroskedastizitäts-robusten Testverfahren berechnet (Kovarianz-Matrix-Schätzung mit HC4m Parameterschätzer und mit Wild Bootstrap mit Webb 6-Punkt-Verteilung; siehe Methoden Kapitel 4.15). p signifikant für p<0,05 bei Signifikanzniveau α=0,05.

Unabhängige Variable ρ

[g cm^-3]

ρ [g cm^-3]

ρ [g cm^-3]

ρ [g cm^-3]

PV

[kPa]

PV

[kPa]

Abhängige Variable PV

[kPa]

PV

[kPa]

CC

[log(kPa)^-1]

CC

[log(kPa)^-1]

CC

[log(kPa)^-1]

CC

[log(kPa)^-1]

Versuchsvariante UB RG UB RG UB RG

Stichprobenumfang 23 381 23 381 23 381

R² 0,37 0,00 0,83 0,68 0,25 0,00

Konstante -142,28 151,44 1,07 0,77 166,12 164,70

SK 192,08 8,02 -0,63 -0,45 -227,61 -12,91

F-Wert lm Model 12,55 1,18 105,80 803,40 6,92 0,90 p-Wert lm Model 0,002 0,277 <0,001 <0,001 0,016 0,344

HC4m

Parameter-schätzer

95% KI Konstante

-313,91;

29,36

128,79;

174,09

0,90;

1,24

0,69;

0,85

118,76;

213,47

160,83;

168,56

95% KI SK 57,40;

326,76

-7,57;

23,61

-0,76;

-0,51

-0,50;

-0,39

-398,12;

-57,11

-41,23;

15,41 SE

Kon-stante 82,53 11,52 0,08 0,04 22,77 1,97

SE SK 64,76 7,93 0,06 0,03 81,99 14,40

t-Wert

Konstante -1,72 13,15 13,23 19,75 7,30 83,73 t-Wert SK 2,97 1,01 -10,26 -17,00 -2,78 -0,90

p-Wert

Konstante 0,099 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 p-Wert SK 0,007 0,313 <0,001 <0,001 0,011 0,371

146 Mit steigender Vorbelastung sinken die Kompressionsbeiwerte des künstlich rück-verdichteten homogenisierten Bodens und des UB, wobei bei letzterem nur 25% der Streuung der Wertepaare (R²=0,25, Gesamtmodell und des Steigungskoeffizient mit p<0,02 signifikant für α=0,05; statistische Testergebnisse siehe Tabelle 9) von der linearen Regressionsgeraden erklärt werden. Bei dem Boden der alten Rückegassen besteht keine signifikante Abhängigkeit zwischen der Vorbelastung und dem Kompres-sionsbeiwert (R²<0,01, p=0,34 des Gesamtmodells; statistische Testergebnisse siehe Tabelle 9). Bei gleichem Kompressionsbeiwert waren die Vorbelastungen des UB und des Bodens der alten Rückegassen deutlich höher als die Vorbelastungen des vorver-dichteten homogenisierten Bodens.

Im Dokument Der Einfluss von Befahrung alter Rückegassen mit einem schweren Rückezug auf mechanische, strukturelle und funktionelle Eigenschaften eines mit Fichten bestockten Lössbodens in Abhängigkeit von der Fahrwerkkonfiguration (Seite 135-147)