Stefan Lorenz

Untersuchungen zur mechanischen Beständigkeit von Tunneldichtungsbahnen im Verbund mit Spritzbeton in Tunnelschalen

ZusammenfassungVerkehrstunnel mit einer geplanten Lebensdauer von mehr als 100 Jahren müssen gegen die Einwirkung von Grund- und Bergwasser geschützt werden. Entsprechend hoch sind die Anforderungen an die Tunnelkonstruktion und an das Abdichtungssystem. In Laboruntersuchungen wurden Versuche zum mechanischen Verbundverhalten von Tunnelschalen und Abdichtungssystemen in einem zweischaligen Tunnel durchgeführt. Ziel der Analysen ist es, die Eigenschaften von Dichtungsbahnen und Geotextilien beim Einbau im Tunnel und bei Reduzierung der Tragfähigkeit der primären Spritzbetonschale zu bestimmen. Zu diesem Zweck wurden verschiedene Tests durchgeführt, um das Verhalten bei unterschiedlichen mechanischen Einwirkungen auf das Verbundsystem, bestehend aus Spritzbeton, Schutzvlies, Dichtungsbahn und Innenschalenbeton zu untersuchen. Die Untersuchungen zeigen den Einfluss der Oberflächenrauheit von Spritzbeton auf die Dichtungsbahn und das Geotextil.AbstractTraffic tunnels with a planned technical life time of more than 100 years must be protected against the effects of ground- and mountain water. This leads to requirements for tunnel construction and to the sealing system. In this study the mechanical behaviour of the interface connection in a double shell lining tunnel was investigated in laboratory tests. The aim of the analysis is to determine the characteristics of sheet membranes and geotextiles in case of reduced load-bearing capacity caused by degraded primary lining. For this purpose different types of tests were performed to examine the behaviour at various mechanical loads placed onto the composite system consisting of sprayed concrete, geotextile, sheet membrane and cast in place concrete. The investigations show the influence of the surface roughness of sprayed concrete on the sheet membrane and geotextile.

TBM Leistungsprognose mit Modellschneidversuchen

ZusammenfassungDie Entwicklung eines Modellschneidversuchs am Lehrstuhl für Subsurface Engineering wird präsentiert. Der Versuch ist als Aufsatz für herkömmliche hydraulische Pressen konzipiert und verfügt über die Möglichkeit zur Einstellung von Penetration und Schneidspurabstand. Die Probekörper bestehen aus Halbzylindern, die in frühen Phasen eines Tunnelprojektes erhältlich sind. Die Versuchsergebnisse werden mit jenen von großmaßstäblichen Schneidversuchen und üblichen geotechnischen Versuchen verglichen. Es wird gezeigt, dass der Modellschneidversuch Ergebnisse liefert, die ausgezeichnet für die TBM Leistungsprognose geeignet sind.AbstractA scaled rock cutting test developed at the Chair of Subsurface Engineering, Montanuniversität Leoben, is presented. It is designed as an attachment for hydraulic presses commonly available in rock mechanics laboratories. Rotating disc cutters are used to cut rock samples several times with the possibility to adjust indentation depth and spacing. Standard sample sizes which are available in early phases of a tunnelling project are used in order to enable this test to be used for TBM performance prediction. The results are compared to geotechnical standard tests and full scale linear cutting tests. It is shown that the results of scaled rock cutting tests are excellent input parameters for TBM performance prediction.

Numerical Simulation in the Field of Geotechnics and Underground Engineering—Examples of Research and Development Projects

The introduction of numerical simulation in underground engineering proved to be a major advancement compared to traditional analytical calculations. However, building an appropriate model of rock or soil is very difficult because some geomaterials show very complex material behaviour. In addition, reliable input parameters of the ground are rarely available because a geological exploration can only give punctual insights of the project area. Hence, results of simulations in geotechnics are never as accurate as in many other disciplines. The combination of exploration, well developed characterisation methods, material models and the right choice of software can however provide good results. The validity of a simulation result always needs to be checked carefully with the help of profound engineering judgement. This paper presents recent research and development projects in the field of numerical simulations in geotechnics carried out at the Chair of Subsurface Engineering and some of its partners.ZusammenfassungDie Einführung der numerischen Simulation in der Geotechnik brachte einen wesentlichen Fortschritt im Vergleich zum Gebrauch bewährter analytischer Berechnungsverfahren. Die Modellbildung ist in der Geotechnik jedoch oft schwierig zu bewerkstelligen, da Geomaterialien wie Fels oder Boden oft ein sehr komplexes Materialverhalten zeigen, das nur durch aufwändige Modelle beschrieben werden kann. Darüber hinaus können Eingangsparameter, welche für die Berechnung verwendet werden, in der Regel nur in gewissen Bandbreiten angegeben werden. Zusätzlich können geologische Erkundungen immer nur einen kleinen Teil eines Gesamtprojektes abbilden. Simulationsergebnisse können – auch bei sorgfältiger Wahl von Materialmodell, Eingangsparametern und Softwarepaket – daher immer nur als Richtschnur dienen, welche mit ingenieurmäßigem Wissen und Erfahrung sowie geotechnischem Monitoring ergänzt werden muss. In diesem Artikel werden aktuelle Forschungs- und Entwicklungsprojekte aus dem Bereich der numerischen Simulation vorgestellt, welche vom Lehrstuhl für Subsurface Engineering und einigen seiner Partner abgewickelt wurden.