Weijie Dong
On the role of constitutive behaviour in the response of squeezing ground to tunnelling
Veröffentlichungen des Instituts für Geotechnik (IGT) der ETH Zürich, Band 250
2017, 204 S., zahlr. Abbildungen, Grafiken und Tabellen, z.T. farbig. 29.7 cm, Softcover
vdf Hochschulverlag AG

 

 

Der Tunnelbau in druckhaftem Gebirge wird typischerweise von grossen Verformungen oder hohen Gebirgsdrücken geprägt, die zur Überbeanspruchung des Tunnelausbaus führen können. Druckhaftigkeit tritt in Gesteinen niedriger Festigkeit und hoher Verformbarkeit auf. Der Tunnelbau in druckhaftem Gebirge ist eine Ingenieuraufgabe, die von grossen Unsicherheiten begleitet wird. Es ist darum sehr wichtig, die zugrundeliegenden Mechanismen besser zu verstehen. Triaxialversuche sind eine wichtige Informationsquelle, um die mechanischen Eigenschaften von druckhaftem Gebirge zu erfassen und zu verstehen. Trotz des komplexen beobachteten Verhaltens unter den relativ einfachen Randbedingungen der Triaxialversuche wird das Gebirge in der Ingenieurpraxis, wie auch in sehr vielen Forschungsarbeiten, als ein linearelastisches, idealplastisches Material mit Mohr-Coulombscher Bruchbedingung betrachtet. Diese (nachfolgend als "MC-Modell") bezeichnete Idealisierung des Materialverhaltens vermag die Endfestigkeit und meist auch das volumetrische Verhalten nach dem Versagen zu erfassen. Hingegen können einige potentiell wichtige Aspekte des Materialverhaltens vor dem Versagen (die spannungsabhängige Steifigkeit; die nichtlineare Spannungs-Dehnungs- Beziehung und das Auftreten von irreversiblen Verzerrungen lange vor dem Erreichen der Höchstfestigkeit) sowie die manchmal beobachteten, kontraktanten plastischen Verformungen nicht wiedergeben werden. Die Anwendung des MC-Modells erfordert die Annahme eines konstanten Elastizitätsmoduls, was sich angesichts der grossen Spannungsvariation um einen Tunnel schwierig gestaltet. Des Weiteren führt das MC-Modell in der Regel zu einer Überschätzung der Festigkeit unter undrainierten Bedingungen mit der Folge, dass die Ergebnisse der tunnelstatischen Berechnungen auf der unsicheren Seite liegen. Bislang gibt es keine systematische Untersuchung der Prognosefähigkeit des MC-Modells und auch keine vergleichende Untersuchung der rechnerischen Vorhersagen verschiedener Stoffgesetze bezüglich des Tunnelb

Sara Zingg
Static effects and aspects of feasibility and sesign of drainages in tunnelling
Veröffentlichungen des Instituts für Geotechnik (IGT) der ETH Zürich, Band 249
2017, XVI, 212 S., zahlr. Abb., farbig. 29.7 cm, Softcover
vdf Hochschulverlag AG

 

 

In dieser Arbeit wird die Auswirkung von Drainagemassnahmen auf zwei typische Problemstellungen im Tunnelbau durch wasserführendes, gebräches Gebirge untersucht: einerseits auf die Stabilität der Ortsbrust, andererseits auf Stabilität und Verformung eines Injektionskörpers. Die ungünstige Wirkung von Wasser auf Stabilität und Verformung von Tunnelbauten hat ihre Ursache zum einen im Porenwasserdruck und zum andern in den Strömungskräften, die infolge zum Tunnel hin gerichteter Sickerströmung entstehen. Drainagebohrungen reduzieren sowohl den Porenwasser-druck, als auch die Strömungskräfte rund um den Hohlraum. Zudem erhöht der Porenwasser-druckabbau die effektiven Spannungen und somit die Scherfestigkeit des Baugrundes (?Konsolidation?), was sich günstig auf die Verformungen während und nach dem Tunnelbau auswirkt. Die Zielsetzung der Arbeit ist es, ein umfassendes Verständnis der Zusammenhänge zwischen Drainagemassnahmen und der Ortsbruststabilität sowie der Stabilität von Injektionskörpern zu erarbeiten. Die Hauptziele der Untersuchung rund um die Ortsbrust sind: (i) die Beurteilung der Ortsbruststabilität mittels Grenzgleichgewichtsmodell, welches die sich infolge Drainage einstellende, numerisch ermittelte Sickerströmung berücksichtigt; (ii) die systematische Untersuchung der Ortbruststabilität für verschiedene, praxisnahe Drainageanordnungen inklusive der Ausarbeitung von Dimensionierungs-Nomogrammen; (iii) die Berücksichtigung einer Reihe von Aspekten, die den Porenwasserdruckabbau somit die Wirksamkeit von Drainagemassnahmen limitieren. Die Hauptziele der Untersuchung rund um den Injektionskörper sind: (i) das Studium der stabilisierenden Wirkung der theoretischen, vollständigen Drainage auf Ausbauwiderstand und Plastifizierung eines Injektionskörpers im ebenen Verformungszustand; (ii) der Vergleich mit dem stabilisierenden Effekt von praxisnahen Drainageanordnungen, d.h. unter Berücksichtigung des Porenwasserdruckabbaus infolge ausgewählter Bohrschemata; jeweils, (iii), für Drainagebohrungen vor und nach