Numerische Untersuchungen zu den Wechselwirkungen bei Schildvortrieben im Lockergestein: Fid-Bau Portal

Numerische Untersuchungen zu den Wechselwirkungen bei Schildvortrieben im Lockergestein

Kasper, T. / Meschke, G.

Unter Verwendung eines dreidimensionalen Finite Elemente Simulationsmodells, das die wesentlichen vortriebsrelevanten Komponenten und den schrittweisen Bauablauf maschineller Tunnelvortriebe in wassergesättigtem Lockergestein abbildet, wird ein Hydroschildvortrieb eines oberflächennahen Tunnels in homogenem, weichem, bindigem Boden unterhalb des Grundwasserspiegels simuliert. Ausgehend von der untersuchten Situation wird mit Hilfe systematischer Sensitivitätsstudien der Einfluß verschiedener Geometrie-, Vortriebs- und Maschinenparameter sowie der Materialeigenschaften des Bodens und des Ringspaltmörtels speziell auf die Schildfahrt, die Oberflächensetzungen und die Beanspruchungen und Verformungen des Tunnelausbaus untersucht. Auf diese Weise wird das komplexe Wechselspiel zwischen dem Boden, der Schildmaschine, den Vortriebspressen, der Ringspaltverpressung und dem Tunnelausbau demonstriert und der Einfluß verschiedener Parameter auf entwurfsrelevante Größen, wie z.B. Oberflächensetzungen, für den untersuchten Tunnelvortrieb quantifiziert. Die Sensitivitätsstudien haben gezeigt, daß der Stützdruck an der Ortsbrust und der Verpreßdruck im Ringspalt, die Schildkonizität und der Reibungswinkel des Bodens maßgebliche Einflußfaktoren für die Größe der Oberflächensetzungen darstellen. Die Schildfahrt wird primär durch das Gewicht des Schildes beeinflußt. Auch die Tiefenlage des Tunnels beeinflußt die Form und Abmessung der Setzungsmulde.