For the structural design using the bedding modulus method of the linings of tunnels to be driven by shield machines in granular soil, the surrounding ground is normally discretised with radially arranged extension springs, the stiffness of which is derived from the load-displacement behaviour of the surrounding ground (stiffness modulus E s ). The precondition for this is that the properties of the mortar used to fill the annular gap at least correspond to those of the surrounding soil. If this is not the case -for example, if the grout is softer than a densely bedded non-cohesive soilcorresponding negative effects on the deformation of the tunnel lining are to be expected. This can even lead to damage to the segments in the form of spalling or leaks. In order to be able to quantify such effects and consider them in future structural calculations, the results of a parameter study using the finite-element method (FEM) for a tunnel in water-saturated granular soil are presented and a simply applied, modified bedding approach is proposed on this basis.
ZusammenfassungBeim Tunnelvortrieb werden häufig Injektionen zur Abdichtung oder Verfestigung des Baugrunds eingesetzt, da sie sich mit konventioneller Gerätetechnik in den typischen Arbeitsablauf des Tunnelbaus integrieren lassen. Diese Methode der Gebirgssicherung und -abdichtung ist flexibel und kann durch Änderung der Bohrgeometrie sowie der Injektion, z. B. des Injektionsmaterials, des Volumens und der Abbruchkriterien, kontinuierlich angepasst werden. Diese Flexibilität birgt sowohl Herausforderungen als auch Möglichkeiten zur Optimierung. Das Projekt AVANT zielt darauf ab, Optimierungsmöglichkeiten auf der Grundlage der Entwicklung geologischer Gebirgsmodelle vor der Ortsbrust in Kombination mit der Analyse der Injektionsdaten durch künstliche Intelligenz zu bieten.Wir stellen eine Methode zur Verarbeitung von Monitoring While Drilling (MWD) Daten vor, bei der Variationen der Penetrationsrate, des Vorschub- und des Dämpfungsdrucks sowie des Drehmoments verwendet werden, um Stellen entlang dem Bohrloch hervorzuheben, die diese Parameter gleichzeitig beeinflussen, was als „Ereignisse“ bezeichnet wird. Anschließend zeigen wir, wie die verarbeiteten MWD-Signale farbkodiert und in drei Dimensionen aufgetragen werden können, um Stellen am Tunnelumfang – entlang den Bohrungen des Injektionsschirms – zu identifizieren, die Ereignisse mit einer räumlich geometrischen Ausrichtung aufweisen, die die Plausibilität einer potenziellen über den Querschnitt vorhandenen geologischen Struktur stützt. Schließlich zeigen wir, wie diese potenziellen geologischen Strukturen anhand geologischer Karten und Fotos verifiziert werden können. Abschließend schlagen wir vor, dass diese Methode der Datenanalyse zur Erstellung von Baugrundmodellen im Vorfeld der Ortsbrust verwendet und mit den Injektionsentscheidungen vor Ort verknüpft werden kann.
Zusammenfassung: Forschungsprojekt AVANT, ein Zusammenschluss österreichischer und deutscher Forschungseinrichtungen und Unternehmen, hat es sich zum Ziel gesetzt, die Baudigitalisierung voranzutreiben. Eine Künstliche Intelligenz soll mit Bohr-und Injektionsdaten dahingehend trainiert werden, in Zukunft selbstständig Prognosen zu liefern und Vorschläge bezüglich Injektionsplanung und Tunnelvortrieb zu machen.
Nowadays, tunnels with single‐shell segmental lining are often constructed pressure‐tight using gaskets. The economic application limit of this construction type is about 50 metres head of water. If the water pressure exceeds this value, considerably more complex – and thus more expensive – two‐shell construction with an additional drainage layer between the inner and the outer lining is required. To extend the field of application of mechanized tunnelling with single shell lining in mid‐mountain formations, an innovative approach was developed based on the application of a drainage layer in the annular gap fill with a water permeability kF >10–4 m/s. The basic idea of the newly developed water‐permeable material for annular gap grouting is the use of a foam generator without a disturbing body, which foams the cement suspension in a defined way with sufficient compressive strength. Complex interrelations of material, process engineering and construction had to be considered comprehensively. The overall suitability of the developed process has been demonstrated in an extensive experimental program including field tests. The present paper focuses on the development of the construction material.
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