Numerische Erstellung von Luftbedarfsprognosen für den Tunnelbau unter Druckluft: Fid-Bau Portal

Numerische Erstellung von Luftbedarfsprognosen für den Tunnelbau unter Druckluft

Steger, Gerhard / Semprich, Stephan

Bei bisherige Berechnungsverfahren für den Tunnelbau unter Druckluft standen meistens die Oberflächensetzungen und die Standsicherheit im Vordergrund. Diese Lösungsansätze basieren auf einem Modell mit einer unveränderten Ortsbrustlage und lassen so den Einfluss des Tunnelvortriebs außer Acht. An der TU Graz wurde deshalb ein Programm entwickelt, welches diese Defizite überwindet. Das Programm erlaubt zeitökonomische Luftströmungssimulationen im Zuge eines simulierten Tunnelvortriebs und somit die Erstellung von realistischen Luftbedarfsprognosen sowohl für die NÖT (Neue Österreichische Tunnelbauweise) als auch für die Deckelbauweise unter Druckluft. Im Beitrag wird dazu zunächst auf die Grundlagen der Luft- und Wasserströmung im teilgesättigten Baugrund und deren numerische Modellierung eingegangen, bevor das entwickelte Programm ASCATA und einige Berechnungsergebnisse vorgestellt werden. Die numerische Luftbedarfsermittlung besteht in der Lösung des instationären Zweiphasenströmungsproblems von Luft und Wasser. Dazu werden nichtlineare Ansätze aus dem Gebiet der teilgesättigten Strömungsmechanik zur Beschreibung von relativer Durchlässigkeit und auftretender Kapillarspannungen verwendet. Die Bestimmung zutreffender Parameter für diese Funktionen hat besonders bei feinkörnigen Böden hohen Einfluss auf die Berechnungsergebnisse. Mit dem Programm ASCATA wird anhand von Fallbeispielen die Leistungsfähigkeit der numerischen Erstellung von Luftbedartsprognosen gezeigt. Die einfache Modellierung von inhomogenem Bodenaufbau, anisotroper Baugrunddurchlässigkeit, Injektionsschirmen oder auch Luftdränagen erlaubt die Bearbeitung komplexer Problemstellungen.