Spannungspfad

Als Spannungspfad wird die Aneinanderreihung aller Spannungszustände bezeichnet, die über einen bestimmten Zeitraum auf ein Material oder einen Prüfling wirken.

Bei bodenmechanischen Untersuchungen nutzt man Spannungspfade beispielsweise zur Auswertung von Triaxialversuchen. Für die Darstellung von Spannungspfaden zerlegt man die auftretenden Spannungszustände in den mittleren Druckspannungsanteil σ (bzw. (σ₁+σ_2/3)/2) und den zugehörigen Schubspannungsanteil τ (bzw. (σ₁-σ_2/3)/2). Alle Wertepaare (σ, τ), die im betrachteten Zeitraum vorliegen werden in einem entsprechenden σ-τ- Diagramm (bzw. (σ'₁+σ'_2/3)/2, (σ₁-σ_2/3)/2 –Diagramm) dargestellt. Solang die Bedingung σ₁>σ_2/3, erfüllt ist, wird die Schubspannung mit positivem Vorzeichen in das Diagramm eingetragen. Mit Hilfe von Pfeilen an den Spannungspfaden ist die zeitliche Reihenfolge der durchlaufenen Spannungszustände gekennzeichnet.

Je nach Art des Triaxialversuchs ergeben sich somit die charakteristischen Verlaufsformen der Spannungspfade. Moderne Triaxialanlagen stellen die Spannungspfade bereits während der Versuchsdurchführung dar und können die Spannungspfade aktiv beeinflussen (spannungspfadgesteuerter Triaxialversuch). Aus den Endpunkten der Spannungspfade erhält man (z.B. durch das Verfahren der linearen Regression) die Bruchgerade, aus der sich die Scherparameter c‘ und ϕ‘ bestimmen lassen (vgl. Mohrscher Spannungskreis). Bei undränierten Triaxialversuchen lässt sich aus einem „Totalen Spannungspfad“ unter  Berücksichtigung des Porenwasserdruckverlaufs der „effektive Spannungspfad“ bestimmen (vgl. Triaxialversuch, Effektive Spannung).

Spannungspfade verlaufen bei den meisten Triaxialversuchen vorrangig im ersten Quadranten des (σ'₁+σ'_2/3)/2, (σ₁-σ_2/3)/2–Diagramms. Spezialversuche (Extensionsversuche, spannungspfadgesteuerte Versuche) lassen Spannungspfade auch durch andere Quadranten verlaufen, jedoch benötigt man dafür einen modifizierten Versuchsaufbau.