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Autor(en) Titel Zeitschrift Ausgabe Seite Rubrik
Boros, Vazul; Novák, Balthasar Zuverlässigkeitsanalyse von Massivbrücken für außergewöhnliche Bedrohungsszenarien Beton- und Stahlbetonbau 2/2014 138-144 Fachthemen

Kurzfassung

Brücken spielen eine zentrale Rolle im Straßenverkehrsnetz, sind jedoch zugleich zahlreichen Gefahren ausgesetzt. Um den erforderlich Schutz für diese wichtigen Infrastrukturbauwerke gewährleisten zu können, müssen potenzielle Bedrohungen identifiziert, die Kritikalität von Brücken beurteilt und die Wirksamkeit von Schutzmaßnahmen bewertet werden. Es wird eine Methodik aufgezeigt, mit der eine quantitative Beurteilung der Tragwerkszuverlässigkeit für verschiedene Bauwerke und Szenarien erfolgen kann, damit solche Analysen vorgenommen werden können. An Beispielszenarien werden zudem die Ergebnisse einer Risikoanalyse vorgestellt und bewertet. Schließlich wird ein neuer Indikator für die Zuverlässigkeit von Massivbrücken eingeführt, der eine vereinfachte Abschätzung der Tragwerkssicherheit ermöglicht.

Reliability analysis of concrete bridges for hazard scenarios
Bridges play a vital role in the highway network, yet are also subject to numerous hazards. In order to protect these important elements of the infrastructure, potential hazards have to be identified, the criticality of bridges needs to be assessed and the efficiency of protection measures has to be evaluated. To achieve this, a methodology is shown, how for different structures and scenarios the reliability can be quantified. Furthermore on sample scenarios the results of a risk analysis are displayed and evaluated. Finally a new indicator of reliability for reinforced concrete bridges is introduced, enabling a simplified estimation of structural safety.

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Methner, Raphael Dalsfjordbrua - 523 Meter Hängebrücke in Westnorwegen Beton- und Stahlbetonbau 2/2014 145-150 Berichte

Kurzfassung

Im Zuge des kontinuierlichen Ausbaus der norwegischen Infrastruktur erfolgt seit September 2010 die endgültige Fertigstellung der Dalsfjordverbindung an der Westküste Norwegens. Neben etwa 3, 8 Kilometer Tunnelkonstruktion ist der Bau der Dalsfjord-Hängebrücke der bedeutungsvollste Bestandteil dieser Neubaumaßnahme. In diesem Beitrag werden die wesentlichen Betonarbeiten der Hängebrücke erläutert. Diese umfassen die Tragseilverankerungen, die Pylone sowie die Vorlandbrücken. Neben der Darstellung von Ausführungsthemen wird auf die projektspezifischen Besonderheiten eingegangen. Speziell Wetter, Strömungen und (in den Wintermonaten) wenig Sonnenlicht sowie die begrenzte Verfügbarkeit von Baustoffen und Maschinen erforderten eine detaillierte Arbeitsvorbereitung. Zudem erschwerten begrenzte Zugangsmöglichkeiten und geringe Ausweichflächen die Ausführung.

Dalsfjordbrua - 523 meters suspension bridge in western Norway
As part of the continuous expansion of the Norwegian infrastructure since September 2010, the final completion of the Dalsfjord connection has started on the west coast of Norway. In addition to approximately 3.8 kilometer of tunnel construction, building the Dalsfjord suspension bridge is the most significant part of this new connection. In this paper, the essential works of the concrete suspension bridge are explained. These include the cable anchorages, the pylons and the approach bridges. Besides the representation of construction details, in particular project-specific features are presented. Especially weather, currents and limited sunlight (during winter months) as well as the limited availability of building materials and machinery required a detailed work preparation. In addition limited access and little alternative areas had made execution difficult.

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Beton- und Stahlbetonbau aktuell 2/2014 Beton- und Stahlbetonbau 2/2014 151-153 Beton- und Stahlbetonbau aktuell

Kurzfassung


Nachrichten:
17. Münchener Massivbau Seminar am 22. November 2013 und Verleihung des Münchener Massivbau Preises - Eine Nachlese
Zahl der Hochschulabsolventen im Bauingenieurwesen liegt deutlich unter Bedarf
Die Nominierungen für den Deutschen Brückenbaupreis 2014

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Kongresse - Symposien - Seminare - Messen Beton- und Stahlbetonbau 2/2014 154-156 Veranstaltungskalender

Kurzfassung

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Content: Geomechanics and Tunnelling 2/2014 Geomechanics and Tunnelling 2/2014 Content

Kurzfassung

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Ernst & Sohn (Hrsg.) Sonderheft: Brenner Congress 2014 Geomechanics and Tunnelling 2/2014 1-228 Sonderheft

Kurzfassung

Der Brenner Basistunnel mit seinen Zulaufstrecken in Österreich, Italien und Deutschland ist das Großprojekt im Fokus des BrennerCongress. Wie bereits in den vergangenen Jahren wird beim BrennerCongress jedoch weit über den Tellerrand hinausgeblickt, d.h. es geht nicht nur um den Brenner Basistunnel, sondern um die vielen Themen im Zusammenhang mit dem Wunsch nach Effektivität und Effizienz (?Das Richtige richtig zu tun?) in der Bauwirtschaft. Thema ist z.B.beispielsweise die Kooperation auf verschiedensten Ebenen: Auf Länderebene zwischen Österreich, Italien und Deutschland, auf regionaler Ebene zwischen Nord- und Südtirol, auf organisatorischer Ebene zwischen Eisenbahnbau, Straßenbau und Wildbach- und Lawinenverbau, schließlich auch auf fachlicher Ebene zwischen Technikern, Bauingenieuren und Architekten, Ökologen, Soziologen, Wirtschaftern und Managern ebenso wie zwischen Auftraggebern, Unternehmer und Ingenieurbüros. Im Bestreben das ?Richtige richtig zu tun? verfolgt der BrennerCongress das Ziel, Kooperation auf all diesen Ebenen zu fördern.

Der BrennerCongress 2014 setzt einen Fokus auf die Projektentwicklung im Infrastrukturbau. Mittlerweile ist es eine große Herausforderung geworden, Projekte des Infrastrukturbaus zur Baureife zu bringen. Das zeigt sich vor allem im Blick auf internationale Großprojekte. Aber auch bei kleinen Projekten wird es zunehmend schwieriger einen tragfähigen Konsens zwischen Projektbeteiligten und Stakeholdern, d.h. zwischen jenen Menschen, die das Bauwerk entwickeln, planen, errichten und betreiben und jenen Menschen, die das Bauwerk benutzen bzw. in ihrem Alltag von Betrieb und Nutzung des Bauwerkes betroffen sind.

Ebenso wie in den vorangegangenen Jahren wird dieses Thema nicht nur aus dem Blickwinkel von Großprojekten beleuchtet, sondern auch aus jenem kleiner Bauprojekte. Dahinter steht die Überzeugung, dass Kooperation durch das Zusammenführen von Polaritäten gefördert werden kann. Polarität soll zum Dualismus übergeführt werden ...

The BrennerCongress convention has been held yearly since 2008. Since 2010 it has alternated between Bolzano and Innsbruck with the VIATEC trade fair. In 2014 it will take place in Innsbruck and will be hosted by the Innsbruck trade fair in the new conference rooms that were finished in 2012. The BrennerCongress and the VIATEC trade fair are therefore right next to one another, making for a convenient stroll from one to the other.

The Brenner Base Tunnel with its access routes in Austria, Italy and Germany is the large project which is the focus of the BrennerCongress. As was the case in recent years, the work done at the BrennerCongress goes much further, as the topics discussed do not only concern the Brenner Base Tunnel but many different issues linked to the desire for effectiveness and efficiency (?Do the right thing in the right way?) in the construction industry. One topic, for example, is cooperation at all possible levels: at an international level between Austria, Italy and Germany, at a regional level between Tyrol and Alto Adige, at an organizational level between rail- and roadway engineering, mountain waterway and avalanche protection construction and finally at a technical level between technicians, civil engineers and architects, environmental engineers, sociologists, economists and managers and not least between contracting authorities, businesses and engineering offices. While working to ?do the right thing in the right way?, the BrennerCongress attempts to promote cooperation on all these levels.

BrennerCongress 2014 will concentrate on project development in infrastructure construction. It is becoming an ever greater challenge to bring an infrastructure construction project to the point where construction can actually begin. This is true especially for large international projects. But even for smaller projects it is increasingly difficult to forge consensus between the people involved in the project and the stakeholders, meaning the people that develop, plan, build and operate the infrastructure and those who use it and/or are impacted in their daily life by the construction or use of it.

As in recent years, this issue will be discussed not only from the point of view of a large project but also using the examples of smaller projects. Our work is based on the conviction that cooperation can be obtained by bringing together polar opposites.

We would like to thank all the speakers and authors for their contributions.

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Golser, Harald Tunnelling in India / Tunnelbau in Indien Geomechanics and Tunnelling 2/2014 102-103 Editorial

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News: Geomechanics and Tunnelling 2/2014 Geomechanics and Tunnelling 2/2014 104-111 News

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Start of construction on the third Koralm Tunnel main contract / Baubeginn für drittes Koralmtunnel-Hauptbaulos
Eighth Crossrail TBM started / Achte Crossrail-TBM gestartet
Preparations for the intermediate start in the Albabstieg Tunnel / Vorbereitungen für den Zwischenangriff des Albabstiegstunnels
Construction contract awarded for the Obervermunt II power station / Bauauftrag für das Kraftwerk Obervermunt II vergeben
15 Herrenknecht TBMs for new Metro network in Doha / 15 Herrenknecht TBMs für neues Metronetz in Doha
Development of a coal mine using a TBM / Erschließung eines Steinkohlenbergwerks mittels TBM
Site Investigation by Seismic Methods - a new guideline / Seismische Baugrunderkundung - ein neues Merkblatt
Call for papers - Themes for the next issues of Geomechanics and Tunnelling / Themen für die nächsten Ausgaben der “Geomechanics and Tunnelling”

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Challenges in international tunnel consulting / Herausforderungen im internationalen Tunnel Consulting Geomechanics and Tunnelling 2/2014 112-113 Interview

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Palomba, Michele; Amadini, Federico; Russo, Giordano; Carrieri, Giampiero Chenani-Nashri Tunnel, the longest road tunnel in India: the "Himalayan challenge" for design in heterogeneous rock masses Geomechanics and Tunnelling 2/2014 114-122 Topics

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The 9 km long Chenani-Nashri Tunnel, currently under construction, is the longest road tunnel in India and is part of the planned four-lane widening of the NH-1A between Udhampur and Banihal in the state of Jammu and Kashmir. Bypassing the existing NH-1A from km 89 to km 130, the tunnel crosses a sub-Himalayan formation with a maximum overburden of 1,050 m. With an escape tunnel running parallel to the main tunnel, excavation is performed by Leighton-Welspun Contractors using the drill and blast method. Geodata Engineering (GDE) is providing consultancy services for detailed design and construction supervision including 3D-geotechnical monitoring. Back-analyses of already-excavated sections are performed to better understand the behaviour of the heterogeneous rock mass in which the tunnels are excavated. The numerical models are fed with the actual geological and geomechanical conditions encountered during excavation and the monitoring results. The 3D-monitoring system, specially implemented by GDE for this project, has played a key role in understanding the real rock mass behaviour, allowing the highlighting of potential risks, selecting the correct tunnel support class, checking of the effectiveness of countermeasures, identification of the tunnel stretches in which the final lining needs to be reinforced and providing cost-effective solutions to speed-up the construction process.

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Reichenspurner, Peter Rohtang Tunnel - Intermediate report at half distance / Rohtang-Tunnel - Zwischenbilanz nach halber Strecke Geomechanics and Tunnelling 2/2014 123-132 Topics

Kurzfassung

The Rohtang Tunnel has been advancing into the Himalaya Mountains in the northern state of Himachal Pradesh since autumn 2010. After the completion of almost 50 % of the alignment, it is time for an intermediate report. The article will intentionally not only describe technical matters but also describe the local aspects of tunnelling in India.
Im Himalaja-Gebirge im nordindischen Bundesstaat Himachal Pradesh wird seit Herbst 2010 der Rohtang-Tunnel in den Berg getrieben. Nach fast 50 % der Strecke ist es Zeit für eine Zwischenbilanz. Der Beitrag will dabei bewusst nicht nur auf die Technik eingehen, sondern gemäß dem Thema Indien auch die lokalen Aspekte beleuchten.

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Golger, Mario; Höfer-Öllinger, Giorgio; Prinzl, Friedrich The Pir Panjal Railway Tunnel Geomechanics and Tunnelling 2/2014 133-141 Topics

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The Pir Panjal Railway Tunnel was the first tunnel in India to be constructed in accordance with the principles of the New Austrian Tunnelling Method. Despite very heterogeneous rock conditions with frequent changes of solid and completely fractured rock, with high water inflow in places, the work progressed without prolonged excavation-related interruption and delays. This was possible because of the design and construction method, which permits prompt reaction to changing geology and installation of initial support measures, but also rapid adaptation of support measures to cope with the conditions of a young rock mass like the Himalayas. An important tool in regard to control and manage the ground deformations in the different geological conditions was the 3D monitoring of the lining displacements and its interpretation.
The tunnel was driven from numerous faces by conventional mined tunnelling methods using drill and blast as well as roadheader, with immediate installation of the primary support. The excavation and lining works were completed in late 2012, mechanical and electrical works in early 2013. Considering the difficult geology, extreme weather situation in winter and the hostile conditions of the area, the overall performance was satisfactory, although the initially scheduled target was not achieved. The tunnel has now been in operation since summer 2013.

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Holzleitner, Wolfgang; Kraft-Fish, Martin; Steinacher, Reinhold Lessons learnt during construction assistance for the improvement of contract models Geomechanics and Tunnelling 2/2014 142-149 Topics

Kurzfassung

The consultant Bernard Ingenieure has two decades of design, site supervision and technical assistance experience working with Indian contractors on hydropower and infrastructure projects on the Indian subcontinent. This article presents the lessons learnt by the consultant from these projects, in particular the 126 MW Dagachhu Hydropower Project, which is due to be completed in 2014. The article subsequently describes how the consultant has applied regulatory measures in tender documents for its ongoing projects, as well as ideas for further measures to be applied in future contract models.
The regulatory measures intrude on what is traditionally considered to be the contractor's sphere of influence, such as selection of plant and equipment, personnel and works sequencing. Since the proposed measures are only as useful as the provisions to enforce their implementation, the fulfilment of contract conditions is linked to payment deductions, which have the aim of encouraging contractors to improve their performance and therefore project outcomes rather than to save cost.
Projects in India would benefit from replacing awards based on the lowest price with Quality and Cost-Based Selection (QCBS), as this would promote improved Technical Proposals, hence an improved quality of construction. The marking schemes for Technical Proposals must be clearly defined and give traceable results to prevent subjective decision-making.

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Pillai, Shri Rajan K.; Malkani, Shri Suresh Experience of working on underground civil works contracts for strategic crude oil storage projects in India Geomechanics and Tunnelling 2/2014 150-154 Topics

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Strategic storage of crude oil in unlined underground rock caverns below the groundwater table is being constructed for the first time in India. The projects are being implemented by Indian Strategic Petroleum Reserves Ltd., (ISPRL) a Special Purpose Vehicle (SPV) created by the Government of India. The article deals with Indian experience of working on underground civil works contracts with design consultants as well as contractors.
Apart from discussing the basic principles of storage, salient design and construction aspects, it describes the implementation philosophy of the projects including a description of the awarding of contracts through a relatively new online method of procuring services called Reverse Auction.
A unique combination of government agencies, private foreign and Indian consultants, private foreign and Indian contractors are collaborating on the projects and therefore an analysis has been made of the interactive experience. It is recommended that foreign agencies and Indian agencies including government agencies should learn from the feedback and improve their professional potential.

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Sigl, Oskar; Millen, Bernard; Höfer-Öllinger, Giorgio The underground crude oil storage caverns of Visakhapatnam, India Geomechanics and Tunnelling 2/2014 155-162 Topics

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Underground storage schemes are gaining importance in India, as all over the world. Such storage schemes involve the excavation of large underground caverns, connecting tunnels and various types of shafts. This example provides storage for more than 1.3 mill. metric tons of crude oil stored in unlined caverns 20 m wide, 30 m high and up to 820 m long. The scheme also includes three 110 m deep product intake shafts, two 90 m deep product extraction shafts and about 2,600 m of tunnels. The total volume, excavated by drill and blast method, is about 2 mill. m3 and rock support is provided by post-grouted rock bolts and steel fibre reinforced shotcrete. The product is confined on the principle of a groundwater curtain system, essentially employing ground water pressure gradients to contain the crude oil within the unlined rock cavern complex. Excavation works on the project commenced in the middle of 2008 and, after some delays, were finally completed in February 2014. This paper focuses on the risk management practices employed for this project. The paper “Rock mass behaviour of weathered, jointed and faulted Khondalite - Examples from the underground crude oil storage caverns, Visakhapatnam, India” by Sigl, Millen and Höfer-Öllinger that refers to the actual situation will be published in issue 3-2014 of Geomechanics and Tunnelling.

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Weifner, Tassilo; Bergmeister, Konrad; Ziegler, Hans-Jakob Wide-area hydrogeological modelling for the Brenner Base Tunnel / Großflächige hydrogeologische Modellierung für den Brenner Basistunnel Geomechanics and Tunnelling 2/2014 163-177 Topics

Kurzfassung

The planned tunnel alignment of the Brenner Base Tunnel crosses the aquifer of the Hochstegen marble between the Valsertal and Pfitschtal valleys. Due to the great importance of this aquifer for the water balance of the affected gullies, a 2D model was produced of the groundwater flow system. The intention of the 2D model was on one hand to gain information about the effects of the lowering of the groundwater table by the draining effect of the tunnel holes. Another intention of the model was to investigate whether the lowering of the groundwater table could be kept to a small and acceptable extent through a suitable grouting campaign and thus keep the influence on the groundwater balance in the model area small.
Starting with the experience gained with grouting during the construction of the Lötschberg and the Gotthard Base Tunnels, which had been able to considerably reduce the permeability in the area around the tunnel bores, calculations were performed with the finite difference program Modflow, in which the effect of a grouted ring around the tunnel holes was investigated in detail. With the calculations, it was possible to demonstrate that the lowering of the groundwater table in the vicinity of the aquifer of the Hochstegen marble can be reduced to a small, acceptable extent. The article deals with the model, the hydraulic parameters, the values from experience for grouting measures or their effects on the modelling parameters and describes in detail the knowledge gained.
Die geplante Tunneltrasse des Brenner Basistunnels quert zwischen dem Valser- und Pfitschtal den Aquifer des Hochstegenmarmors. Aufgrund der hohen Bedeutung dieses Aquifers für den Wasserhaushalt der betroffenen Gerinne wurde ein 2D-Modell des Grundwasserfließsystems angefertigt. Ziel des 2D-Modells war es einerseits, Erkenntnisse über die Auswirkungen einer Grundwasserabsenkung durch die Dränagewirkung der Tunnelröhren zu gewinnen. Eine weitere Zielsetzung der Modellierung bestand darin, zu untersuchen, ob durch geeignete Injektionsmaßnahmen rund um die Tunnelröhren die Absenkung des Grundwasserspiegels auf ein geringes, vertretbares Maß reduziert und somit die Beeinflussung des Grundwasserhaushalts im Modellgebiet gering gehalten werden kann.
Aufbauend auf den Erfahrungen bei Injektionen beim Bau des Lötschberg bzw. des Gotthard Basistunnels, mit denen die Durchlässigkeit im Bereich rund um die Tunnelröhren erheblich herabgesetzt werden konnte, wurden Berechnungen mit dem Finite Differenzen Programm Modflow durchgeführt, in denen die Wirkung eines Injektionsrings rund um die Tunnelröhren eingehend untersucht wurde. Mit den Berechnungen konnte gezeigt werden, dass die Absenkung des Bergwasserspiegels im Bereich des Aquifers des Hochstegenmarmors auf ein geringes, vertretbares Maß reduziert werden kann. Der Beitrag behandelt das Modell, die hydraulischen Parameter, die Erfahrungswerte der Injektionsmaßnahmen bzw. deren Auswirkungen auf die Modellierungsparameter und beschreibt die gewonnenen Erkenntnisse im Detail.

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Coffman, Richard A.; Garner, Cyrus D.; Salazar, Sean E. The development and implementation of a tunnel characterization method Geomechanics and Tunnelling 2/2014 178-184 Topics

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The Garner and Coffman method was developed to design a proposed underground facility based on an allowable settlement profile; the method may also be used to characterize an unknown underground facility based on an observed surface settlement profile. The method uses both static methods and 2-D finite element analyses to relate the characteristics of the ground surface settlement profile to the underground facility (depth, diameter, and number of tunnels). The calibration and validation of the Garner and Coffman method, as obtained by using tunnel segment data from historical tunneling projects (Bangkok, London, Taipei, Singapore, and Heinenoord), are presented. Specifically, the method was calibrated using settlement profiles and facility characteristics from 15 tunnel segments and validated using settlement profiles from 16 additional tunnel segments. A numerical relationship (developed during this research project) was then used during the validation of the model to predict facility characteristics for the “unknown” underground structures. The predicted depth and diameter for each of the “unknown” underground structures were within ten percent of the actual diameter and actual depth of the underground structure, as obtained from the literature. For all 16 validation tunnel segments, the tunnel location was predicted within one tunnel diameter of the actual facility centerline.

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XXL tunnel boring machines in the Yangtze River Delta / XXL Tunnelbohrer im Yangtze River Delta Geomechanics and Tunnelling 2/2014 185-186 Site Report

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Improved Safety in Tunnelling / Mehr Sicherheit im Tunnelbau Geomechanics and Tunnelling 2/2014 187-189 Products

Kurzfassung

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Diary of Events: Geomechanics and Tunnelling 2/2014 Geomechanics and Tunnelling 2/2014 190 Diary of Events

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Inhalt: geotechnik 2/2014 geotechnik 2/2014 Inhalt

Kurzfassung

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Ziegler, Martin Bauingenieur quo vadis? geotechnik 2/2014 79-80 Editorial

Kurzfassung

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Liebe Mitglieder und Freunde der DGGT geotechnik 2/2014 81 Vom Vorsitzenden

Kurzfassung

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Kleine Vennekate, Gisa; Noorsalehi-Garakani, Sohrab; Urai, Janos L.; Ziegler, Martin Numerische Simulationen des Clay-Smear-Prozesses in Sandboxversuchen geotechnik 2/2014 83-95 Fachthemen

Kurzfassung

Bei der Lagerstättenerkundung und Erdölförderung sind Kenntnisse über die Strömungssituation im Untergrund von entscheidender Bedeutung. An Störungszonen können die Strömungsvorgänge z. B. durch Eintrag von Ton (Clay Smear) behindert werden. Zur Beurteilung des Clay Smears existieren verschiedene Ansätze, die die Schichtmächtigkeit der Ausgangssituation und den Versatz in der Störungszone berücksichtigen, z. B. Shale Gouge Ratio (SGR). Anhand von Grenzwerten wird dann abgeschätzt, ob der Ton in der Störungszone abdichtend wirkt oder nicht. Wichtige Einflussparameter, wie die Scherfestigkeitseigenschaften der Materialien und das Spannungsniveau, werden bei den bestehenden Ansätzen jedoch nicht berücksichtigt.
In einem interdisziplinären Forschungsprojekt zwischen dem Institut für Geotechnik im Bauwesen (GiB) und dem Institut für Geologie - Endogene Dynamik (GED) an der RWTH Aachen werden die Ansätze Feldarbeit, Sandboxversuche und Numerik miteinander verknüpft, um die Vorgänge beim Clay-Smear-Prozess zu untersuchen.
Im vorliegenden Beitrag werden die numerischen Simulationen der Sandboxversuche vorgestellt. Dabei werden die Einflüsse auf den Clay-Smear-Prozess ermittelt, und es wird eine neue Berechnungsformel für Grenzwerte für die SGR abgeleitet. In diese Formel gehen das Spannungsniveau, die Scherfestigkeit und der Einfluss der Kinematik ein. Die entwickelte Gleichung basiert auf physikalischen Grundlagen, bietet aber gleichzeitig die Möglichkeit einer Kalibrierung anhand von Messdaten aus Laborversuchen und Felduntersuchungen.

Numerical Simulations of the Clay Smear process in sandbox experiments.
In the exploration, extraction and oil production, knowledge of the flow situation in the underground is crucial. In faulted zones, the flow process can be hindered due to the inclusion of clay in them, process known as clay smear. There are different approaches to evaluate the Clay Smear, which take into account the thickness of the initial situation and the fault offset, e. g. Shale Gouge Ratio (SGR). Based on the stated limits it can be estimated whether the clay inclusion in the fault could obstruct or seal the flow through it. Parameters of significant importance like the shear strength of the material and the stress level are not considered by the existing approaches.
In frame of an interdisciplinary research project between the Institutes of Geotechnical Engineering and the Structural Geology at the RWTH Aachen University, the Clay Smear processes are studied by linking fieldwork, sandbox experiments and numerical simulations.
In this paper the numerical simulation of the sandbox experiments are presented. By using these simulations the factors which influence the clay smear are indentified deriving a new calculation formula to evaluate the limits of the SGR. In this new approach the influence of the stress level, shear strength of the materials and kinematics are taken into consideration. The developed equation based on physical principles, offers the possibility of calibrating a model using the data from laboratory and field experiments.

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Schenkengel, Kay-Uwe; Vrettos, Christos Simulation of liquefied sand by the Lattice Boltzmann method geotechnik 2/2014 96-104 Fachthemen

Kurzfassung

The Lattice Boltzmann method is increasingly used in the computational modeling of a wide variety of complex fluid flow problems. Macroscopic quantities like fluid density, velocity, or stress are expressed as moments of a distribution function. The approach can be adopted to simulate non-Newtonian fluids. Laboratory tests on liquefied sand show a shear-thinning behavior, i.e. decreasing viscosity with increasing shear strain rate. Geophysical flows show similar behavior. In the paper, the rheological behavior of the liquefied soil is characterized by means of a non-linear model with upper and lower limiting values of the fluid viscosity. The main features of the applied numerical procedure are described. Typical situations are simulated such as liquefaction-induced flow in a shaking table test, slope failure, and flow around a rigid wall embedded in liquefied soil. The results enable the qualitative assessment of the resulting displacement patterns.

Simulation von verflüssigtem Sand mit der Gitter-Boltzmann-Methode.
Gitter-Boltzmann-Methoden werden zunehmend für die numerische Simulation einer Vielzahl von komplexen hydrodynamischen Problemstellungen angewandt. Makroskopische Eigenschaften wie Flüssigkeitsdichte, Geschwindigkeit oder Spannung werden als Momente einer Verteilungsfunktion dargestellt. Das Verfahren kann eingesetzt werden, um nicht-Newtonsche Fluide zu modellieren. Laborversuche an verflüssigtem Sand zeigen ein scherverdünnendes Verhalten, d. h. abfallende Viskosität mit zunehmender Scherdehnungsrate. Geophysikalische Strömungen verhalten sich ähnlich. In der Arbeit erfolgt die rheologische Charakterisierung des verflüssigten Bodens mittels eines nichtlinearen Modells mit oberen und unteren Grenzwerten für die Viskosität. Die wesentlichen Merkmale der eingesetzten numerischen Methode werden beschrieben. Typische Situationen, wie verflüssigungsinduziertes Fließen in einem Rütteltischversuch, das Versagen einer Böschung sowie das Fließen um eine Wand in verflüssigtem Boden werden simuliert. Die Ergebnisse ermöglichen eine qualitative Erfassung der maßgebenden Verformungsmechanismen.

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