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Reinigung mit Tageslicht Beton- und Stahlbetonbau 4/2013 236 Aktuell

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Taffe, Alexander; Feistkorn, Sascha Methoden zur Gütebewertung von ZfPBau-Verfahren Beton- und Stahlbetonbau 4/2013 237-251 Fachthemen

Kurzfassung

Damit aus Ergebnissen zerstörungsfreier Prüfverfahren im Bauwesen (ZfPBau-Verfahren) zuverlässige Schlussfolgerungen gezogen werden können, ist es wichtig, die Güte der Ergebnisse zu kennen. In diesem Beitrag wird anhand von Beispielen gezeigt, wie für quantitative Messergebnisse die Messunsicherheit auf der Grundlage des GUM (Guide to the Expression of Uncertainty in Measurements) bestimmt werden kann. Für qualitative Prüfaufgaben, z.B. ob ein Objekt oder Fehler vorhanden ist oder nicht, wird die Ermittlung der POD (Probability of Detection) erläutert, die in der klassischen ZfP bereits seit längerem etabliert ist. Am Beispiel einer Spannbetonbrücke werden mögliche Prüfaufgaben benannt und exemplarisch behandelt, um den Nutzen der Ermittlung der Messunsicherheit nach GUM und der Ermittlung der Zuverlässigkeit mit der POD im Hinblick auf probabilistische Nachrechnungen von Brückenbauwerken aufzuzeigen.

Methods for the evaluation of quality of non-destructive testing methods
To draw reliable conclusions from results gained with non-destructive testing methods in civil-engineering (NDT-CE) it is important to know about the quality of results. This paper presents a methodology for quantitative (metric) testing problems to determine the uncertainty of measurement on the basis of the Guide (Guide to the Expression of Uncertainty in Measurements - GUM). For qualitative testing problems - stating the existence of a defect or not - the well-established procedure to estimate POD parameters (Probability of Detection) according to MIL-HDBK-1823A is described. For both methodologies - GUM and POD - examples that may occur at prestressed concrete bridges are presented in the context of static calculations of existing bridges based on stochastic models.

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Schikora, Karl; Piegendorfer, Markus; Filus, Matthias Ebene und räumliche nichtlineare Berechnungen im Tunnelbau am Beispiel aktueller und geplanter Baumaßnahmen Beton- und Stahlbetonbau 4/2013 252-263 Fachthemen

Kurzfassung

Wird durch nachträgliche Baumaßnahmen die Überdeckung eines Tunnelbauwerkes stark reduziert oder treten große zusätzliche Lasten auf, sind meist räumliche Berechnungen nicht zu vermeiden. Bei der Modellierung von Boden oder Gebirge werden in der Regel nichtlineare Materialgesetze verwendet. Aus wirtschaftlichen Gründen sollten die Tunnelschalen mit linear elastischen Materialgesetzen erfasst werden. Wenn diese “linearen” räumlichen Berechnungen trotz zusätzlicher konstruktiver Maßnahmen keine ausreichende Systemsicherheit anzeigen, können nichtlineare Berechnungsverfahren der Tunnelschalen zum Ziel führen. Bei unbewehrten Tunnelinnenschalen oder extremen lokalen Abgrabungen der Überdeckung von bestehenden Tunnelbauwerken sind nichtlineare Berechnungen der Tunnelschalen erforderlich. Wie eine nichtlineare Berechnung in solchen Fällen aufzubauen ist und wie die bei einer nichtlinearen Berechnung erforderlichen Laststeigerungen im FE-Modell Boden-Tunnel berücksichtigt werden können, ohne das Tragverhalten des Bodens zu verfälschen, wird im Folgenden gezeigt.

Plane and three-dimensional analysis in tunneling using the example of current and planned construction
If the soil cover above an existing tunnel is significantly reduced due to additional construction measures or if additional large loads are introduced it is often necessary to perform a three dimensional analysis. While modeling soil or rock non linear material laws are typically employed. For economic reasons linear elastic material laws should be applied for the tunnel lining.If a linear analysis in combination with modifications to the existing structure does not provide a sufficient level of safety of the overall system a non-linear analysis approach may be an useful alternative for the design of tunnel linings. Non-linear analysis of tunnel linings is required for unreinforced inner tunnel linings or in cases of significant local removal of the soil cover of existing tunnel structures. For such cases this paper outlines how a non-linear analysis can be structured and how the necessary load increments should be considered in the soil-tunnel FE model to correctly reflect the bearing behavior of the soil.

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Leucker, Roland; Leismann, Frank Ergebnisse von Brandversuchen zur Beurteilung der schadensmindernden Wirkung von Wassernebel-Brandbekämpfungsanlagen Beton- und Stahlbetonbau 4/2013 264-275 Fachthemen

Kurzfassung

Im Rahmen des Projektes SOLIT2 wurde anhand von über 30 Großbrandversuchen im Mai/Juni 2011 die Wirksamkeit von Wassernebel-Brandbekämpfungsanlagen in Verbindung mit der Brandlüftung in Straßentunneln erprobt. Im Maßstab 1:1 wurden dabei je zur Hälfte Flüssigkeitsbrände (“Poolfires”) mit Brandlasten zwischen 30 MW und 100 MW sowie Feststoffbrände mit kompletten LKW-Ladungen (Brandlast 100 MW, bestehend aus Holzpaletten) ausgeführt. Neben der Überprüfung der Wirksamkeit waren die Wechselwirkungen zwischen Wassernebel-Brandbekämpfungsanlagen und anderen Sicherheitseinrichtungen in Tunneln von besonderem Interesse, um mithilfe eines ganzheitlichen Sicherheitskonzeptes mögliche Einsparpotenziale identifizieren und praxisgerechte Lösungen entwickeln zu können. Vor dem Hintergrund der steigenden Relevanz des vorbeugenden Brandschutzes in Tunneln erfolgt in der vorliegenden Veröffentlichung eine Auswertung ausgewählter Versuchsdaten hinsichtlich der Wirkung von Wassernebel-Brandbekämpfungsanlagen auf eine Verminderung von Bauwerksschäden.

Results of Fire Tests to assess the mitigating effect of Water Mist Fire Fighting Systems
Within the scope of the SOLIT2 project, the efficiency of water mist fire fighting systems in conjunction with fire ventilation in road tunnels was determined based on more than 30 major fire tests in May/June 2011. On a 1:1 scale, half of these tests were executed as pool fires with fire loads ranging from 30 to 100 MW and the other half as solid matter fires with complete lorry loads (fire load 100 MW - consisting of wooden pallets). Apart from checking the efficiency, the interaction between water mist fire fighting systems and other safety facilities in tunnels was of particular interest, with the aim of identifying possible savings potentials and developing practice-oriented solutions based on a holistic safety concept. Against the background of increasing relevance for preventive fire protection in tunnels in the present article an evaluation of selected experimental data on the effect of water mist fire fighting systems to reduce concrete damage is shown.

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Saathoff, Joachim; Kauther, Regina; Müller, Hilmar; Herten, Markus Bohrpfahlwände als Baugrubenverbau und Kammerwandbauteil der neuen Schleuse Dörverden Beton- und Stahlbetonbau 4/2013 276-281 Berichte

Kurzfassung

In Dörverden musste die Schleppzugschleuse wegen zahlreicher Schäden durch einen Schleusenneubau ersetzt werden. In der Planungsphase wurden verschiedene Ausführungsvarianten unter wirtschaftlichen, technischen und betrieblichen Aspekten betrachtet. Nach intensiver Abwägung entschied sich die Wasser- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) für eine neuartige Bauweise: Die Baugrubenumschließung, bestehend aus einer überschnittenen und rückverankerten Bohrpfahlwand, wurde als statisch tragendes Element in das Schleusenbauwerk integriert. Um die üblichen Anforderungen wie Ebenheit und dauerhafte Dichtigkeit an die Kammerwandoberfläche zu erfüllen, wurde die Bohrpfahlwand mit einer Betonvorsatzschale kombiniert, die wiederum in die Bohrpfahlwand rückverankert wurde. Die Bauausführung erfolgte unter erhöhten Anforderungen an die Herstellungsqualität. Die Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) hat die Bauausführung begleitet. Neben den üblichen Prüfungen wurden an ausgewählten Bohrpfahlgruppen zusätzlich modifizierte Crosshole-Messungen veranlasst. Mit dieser Messmethode konnten neben den Sekundärpfählen auch die Primärpfähle sowie die Überschnittbereiche zerstörungsfrei geprüft werden. Der Inhalt dieses Beitrags ist in Teilen aus Saathoff et al. [1] entnommen.

Dual use of a secant bored pile wall at the new lock of Dörverden: construction pit lining and chamber wall
In Dörverden an old damaged lock needed to be replaced by a newly constructed lock. In the design phase various construction concepts were examined regarding economic, technical and practical aspects. After thorough consideration the Federal Waterway Administration decided in favour of an innovative construction concept: The construction pit lining consisting of a back-tied secant bored pile wall was fully integrated into the chamber wall as a permanent load-bearing element. The water-facing part of the chamber wall was designed as a concrete shell. The concrete shell was affixed to the pile wall by bolts and is intended to secure essential practical properties and durability of the construction.
During the construction phase enhanced requirements concerning quality standards were demanded. The Federal Waterways Engineering and Research Institute (Bundesanstalt für Wasserbau - BAW) ensured continued and coordinated implementation of these requirements. Additionally to routine tests modified cross-hole measurements were performed at the bored pile wall. These non-destructive measurements allowed to examine the quality of the primary as well as the secondary piles and in the region between two joining piles. The content of the paper is partly taken from Saathoff et al. [1]

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Friedrich, Heinz; Empelmann, Martin; Hamm, Stephan; Freundt, Ursula; Schnellenbach-Held, Martina; Butz, Christiane; Mangerig, Ingbert; Tusche, Jens Innovationen im Brückenbau Beton- und Stahlbetonbau 4/2013 282-291 Berichte

Kurzfassung

Die Abteilung Straßenbau des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) hat in Zusammenarbeit mit der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) ein langfristiges Rahmenforschungsprogramm unter dem Titel “Straße im 21. Jahrhundert” für ihre gemeinsamen Forschungsaktivitäten erstellt. Um unsere Straßen zukunftsfähig zu gestalten, werden ganzheitliche Lösungsansätze verfolgt, bei denen u. a. auch der Brücken- und Ingenieurbau maßgeblich involviert ist. Im nachfolgenden Beitrag wird ein Überblick über drei abgeschlossene und zwei laufende Forschungsprojekte zum Thema Innovationen im Brückenbau gegeben.

Innovations in Bridge Construction
The Federal Ministry of Transport, Building and Urban Development (BMVBS) together with the Federal Highway Research Institute (BASt) created a long-term framework research program called “Road in the 21st Century”. The design of future-compliant roads requires an integral approach also including bridges and structural technology. The following article deals with three completed and two current research projects with the focus on Innovations in Bridge Construction.

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Beton- und Stahlbetonbau aktuell 4/2013 Beton- und Stahlbetonbau 4/2013 293-298 Beton- und Stahlbetonbau aktuell

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Nachrichten:
Ausgezeichnete Nachwuchs-Ingenieure
Darmstädter Betonfertigteiltage 2013: Vier Tage Fachwissen zum konstruktiven Betonfertigteilbau für Ingenieure und Studierende
Deutscher Brückenbaupreis 2014 ausgelobt
Ingenieure melden gute konjunkturelle Lage
Das Bundesbauministerium nimmt den aktuellen Monitoring-Bericht der Kreislaufwirtschaft Bau entgegen. Über 90 % aller mineralischen Bauabfälle werden umweltverträglich verwertet
Baudenkmale energieeffizient machen

Bücher:
Brücken und Tunnel der Bundesfernstraßen 2012. (Dipl.-Ing. Christoph Schmitz)

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Kongresse - Symposien - Seminare - Messen Beton- und Stahlbetonbau 4/2013 299-300 Veranstaltungskalender

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Content: Geomechanics and Tunnelling 4/2013 Geomechanics and Tunnelling 4/2013 293 Content

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Galler, Robert Dear geomechanical engineers and tunnelling friends! / Liebe Geomechaniker und Tunnelbaufreunde! Geomechanics and Tunnelling 4/2013 294 Editorial

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News: Geomechanics and Tunnelling 4/2013 Geomechanics and Tunnelling 4/2013 295-300 News

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Major breakthrough for Crossrail as tunnelling machine enters Canary Wharf station / Durchbruch für Crossrail-TBM in die Canary Wharf Station
Breakthrough of new pressure shaft for the Kaunertal power station / Durchschlag beim neuen Druckschacht für das Kaunertalkraftwerk
Breakthrough of the second bore of the Neumarkt Tunnel / Durchschlag zweite Röhre Tunnel Neumarkt
First tunnel element submerged for the Söderström Tunnel / Erstes Tunnelelement am Söderströmstunnel abgesenkt
Underground in Qatar - largest contract in the history of Porr / U-Bahnbau in Katar - größter Auftrag in der Unternehmensgeschichte von Porr
Prequalification for the Fixed Fehmarn Belt crossing / Präqualifikation für Feste Fehmarnbeltquerung
German Founder's prize for Martin Herrenknecht / Deutscher Gründerpreis für Martin Herrenknecht
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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Barwart, Christian; Romualdi, Paolo; Barioffi, Alberto Headrace tunnel of the El Alto hydropower project in Panama / Druckstollen des Wasserkraftprojekts El Alto in Panama Geomechanics and Tunnelling 4/2013 301-311 Topics

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The 3.3 km long headrace tunnel (Lot 2) of El Alto hydropower project in Panama has been tendered as drill and blast excavation. Lot 2 has been arwaded to SELI, Rome/Italy. By using an EPB TBM for tunnel excavation general alignment of tunnel has to be redesigned completely. General and detailed design has been done by viglconsult ZT/Schruns.
Internal pressure conditions does allow to use segmetnal ining as final lining most of the tunnel length. Only the last 300m of tunnel does have the requirement of inner lining made of steel. Traditional bar reinforcement has been substitued with steel fibre reinforcement with ductile post crack behaviour. A three-step grouting programm is foreseen to gain segment stability and is responsible for sealing of the headrace tunnel.
Der 3,3 km lange Druckstollen (Baulos 2) des 67 MW Wasserkraftwerkes “El Alto” in Panama wurde als zyklischer Vortrieb ausgeschrieben. Das gegenständliche Baulos wurde als “EPC Contract” an SELI SPA, Rom vergeben. Durch den Einsatz einer EPB TBM mit Tübbingauskleidung bedurfte es einer grundlegenden Umplanung der Trassenführung in Grund und Aufriss. Die generelle sowie Detailplanung wurde von viglconsult ZT aus Schruns durchgeführt.
Die Innendruckverhältnisse ließen größtenteils eine nicht “druckhaltende” Auskleidung zu, während die letzten 300 m einer Stahlpanzerung bedurften. Eine spezielle Stahlfaserbewehrung welche mit duktilem Nachrissverhalten ersetze die konventionelle Stabebewehrung in den Tübbingen. Ein dreistufiges Injektionskonzept sorgt für entsprechende Stabilität und Dichtheit des Druckstollens.

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Flueckiger, Michael; Reinke, Peter Aerodynamics, climate and ventilation in long rail tunnels considering an Andean base tunnel between Argentina and Chile / Aerodynamik, Klimatisierung und Belüftung von langen Eisenbahntunneln am Beispiel eines Basistunnels in den Anden zwischen Argentinien und Chile Geomechanics and Tunnelling 4/2013 312-326 Topics

Kurzfassung

For rail tunnels which are long, heavily used and intended for high-speed traffic, the aspects of aerodynamics, climate and ventilation may require particular design solutions. Pressure fluctuations require measures at the structures, the tunnel equipment and the rolling stock. Acceptable climate conditions are required despite heat input from the ground, rolling stock and/or technical equipment. The design of the mechanical tunnel ventilation system (TVS) is influenced by the geothermal and topographical boundary conditions as well as the occupational health and the safety requirements among other factors. In turn, the TVS influences the structural layout of the tunnel. The example of the Base Tunnel (BT) on the project Corredor Bioceanico Aconcagua (CBA) is intended to illustrate the importance of some of these aspects in a tunnelling project. The CBA is a planned rail link between Chile and Argentina with a length of about 215 km. An important component of the CBA project is a 53 km long BT (CBA-BT) which allows the most direct crossing of the Andes with moderate gradients. The BT is the subject of on-going conceptual studies.
Bei langen, stark genutzten und für Hochgeschwindigkeitsverkehr vorgesehenen Eisenbahntunneln erfordern Gesichtspunkte der Aerodynamik, des Tunnelklimas und der Belüftung besondere Entwurfslösungen. Druckschwankungen erfordern Maßnahmen an Bauteilen, der Tunnelausrüstung und an den Zügen. Trotz des Wärmeeintrags aus dem Gebirge, den Zügen und/oder der technischen Ausrüstung müssen annehmbare klimatische Bedingungen gewährleistet werden. Die Planung der mechanischen Tunnelbelüftungsanlage (TVS) wird von den geothermischen und topografischen Randbedingungen beeinflusst, ebenso wie von Arbeitsschutz- und Sicherheitsanforderungen, usw. Die Belüftungsanlage wiederum hat einen Einfluss auf die bautechnische Planung des Tunnels. Am Beispiel des Basistunnels (BT) des Projekts Corredor Bioceanico Aconcagua (CBA) soll die Bedeutung einiger dieser Aspekte in einem Tunnelprojekt aufgezeigt werden. Die CBA ist eine geplante Bahnstrecke zwischen Chile und Argentinien mit einer Länge von etwa 215 km. Ein wichtiger Bestandteil des CBA-Projekts ist ein 53 km langer Basistunnel (CBA-BT), der eine direkte Querung der Anden mit geringen Steigungen ermöglicht. Der Basistunnel ist Gegenstand der laufenden Konzeptstudien.

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Gomes, Alexandre R. A.; Reyes, Gustavo; Ulloa, Juan Carlos Design aspects of the permanent underground infrastructure for the Chuquicamata mine in Chile / Planung der dauerhaften untertägigen Infrastruktur des Bergwerks Chuquicamata in Chile Geomechanics and Tunnelling 4/2013 327-337 Topics

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The mining complex Chuquicamata, of the National Copper Corporation of Chile (CODELCO), is located in the Atacama Desert, 1, 650 km north of Santiago, and 2, 870 m above sea level. Since the large copper ore reserve that lies below the “Chuquicamata” open pit (Fig. 1) will no longer be economically feasible to mine from the end of this decade, the mine is currently developing the required infrastructure to switch the operation to an underground mine type, where the block caving method with macro-blocks will be used to mine out copper ore. The future mine will count with four production levels, corresponding to one of the largest underground mining operations in the world, with a production rate of about 140, 000 t/d. This article presents design aspects of the permanent underground infra-structure works, which encompass several deep and steep tunnels and vertical shafts for the future mine access and operation.
Der Bergbaukomplex Chuquicamata der National Copper Corporation of Chile (CODELCO) liegt in der Atacama-Wüste, 1.650 km nördlich von Santiago und 2.870 m über dem Meeresspiegel (Bild 1). Ab Ende dieses Jahrzehnts wird der Abbau der Lagerstätte im Tagebau nicht mehr wirtschaftlich sein. Daher werden derzeit die notwendigen Infrastrukturanlagen errichtet, um den Betrieb auf Untertagebau umzustellen, wobei das Kupferz im Blockbruchbau mit Makro-Blöcken abgebaut werden soll.? Das Bergwerk wird künftig über vier Produktionsebenen verfügen und mit einer Produktion von etwa 140.000 t/d zu einem der größten Bergwerken der Welt zählen. Dieser Beitrag stellt einige Planungsgesichtspunkte für die dauerhafte unterirdische Infrastruktur vor, die mehrere tiefliegende und steile Tunnel und Vertikalschächte für die Erschließung der Lagerstätte und den Betrieb des Bergwerks umfasst.

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Anagnostou, Georg; Zingg, Sara On the stabilizing effect of advance drainage in tunnelling / Über die statische Auswirkung der vorauseilenden Gebirgsdrainagen im Tunnelbau Geomechanics and Tunnelling 4/2013 338-354 Topics

Kurzfassung

The paper reviews the favourable effects of advance drainage with respect to three tunnel engineering problems in water-bearing ground: the stability of the tunnel face, the stability of grouting cylinders in geological fault zones and the convergences in squeezing ground. In a high permeability ground, advance drainage improves the stability of the tunnel face because it reduces the pore pressures and their gradients in the ground ahead of the face. If the ground exhibits a low permeability, advance drainage increases its short-term shear resistance and thus the short-term stability and the stand-up time of the face. In fault zones with flowing ground, tunnel advance is often possible only after strengthening and sealing the ground around the tunnel by grouting. As the permeability of the grouted body is very low in relation to that of the surrounding untreated ground, large seepage forces may develop inside the grouted body. Systematic drainage reduces the pore pressure gradient within the grouted body, improving thereby its stability while reducing the risk of inner erosion and uncontrollable water and mud inrush. Squeezing ground usually exhibits low permeability and a pronounced time-dependent behaviour. It is well known that high pore pressures favour the development of squeezing. The pore pressure relief consolidates the ground, increasing as a result its undrained shear strength. This is favourable with respect to the short-term convergences in the vicinity of the tunnel heading. Advance drainage is favourable also with respect to the long-term ground response because it eliminates the high pore pressure gradients associated with the first stages of the consolidation process around the opening.
Der vorliegende Übersichtsartikel veranschaulicht die günstige Wirkung von vorauseilenden Drainagen anhand ausgewählter Stabilitäts- und Deformationsprobleme des Tunnelbaus. Es sind dies die Standsicherheit der Ortsbrust, die Beanspruchung von Injektionskörpern in geologischen Störzonen und die Konvergenzen in druckhaftem Gebirge. In einem Gebirge hoher Durchlässigkeit verbessert die vorauseilende Drainage die Ortsbruststabilität, indem sie den Porenwasserdruck und dessen Gradienten im anstehenden Gebirge reduziert. Im gering durchlässigen Gebirge erhöht die vorauseilende Drainage die kurzzeitige Scherfestigkeit und demzufolge die kurzzeitige Standsicherheit der Ortsbrust. In Störzonen mit schwimmendem Gebirge ist der Tunnelvortrieb oft erst nach der Verfestigung und Abdichtung des Baugrunds durch Injektionen möglich. Da die Durchlässigkeit eines Injektionskörpers viel niedriger ist als jene des unbehandelten Gebirges, wird er durch hohe Strömungskräfte beansprucht. Letztere werden durch eine systematische Drainage des Injektionskörpers reduziert, wodurch dessen Stabilität verbessert und gleichzeitig die Gefahr der inneren Erosion oder gar eines Wasser- und Schlammeinbruches reduziert wird. Druckhaftes Gebirge weist normalerweise eine niedrige Durchlässigkeit und ein ausgesprochen zeitabhängiges Verhalten auf. Es ist bekannt, dass hohe Porenwasserdrücke die Entwicklung des echten Gebirgsdrucks begünstigen. Eine drainagebedingte Entspannung des Porenwassers konsolidiert das Gebirge und erhöht damit seine undrainierte Scherfestigkeit. Dies wirkt sich günstig auf die kurzzeitigen Deformationen aus, die für das Kräftespiel im Ortsbrustbereich entscheidend sind. Auch langfristig reagiert das Gebirge positiv auf die vorauseilende Drainage, da diese die hohen Porenwasserdruckgradienten eliminiert, die sich am Anfang des Konsolidationsprozesses in Ausbruchsnähe entwickeln würden.

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Volderauer, Christian; Galler, Robert; Marcher, Thomas 3-dimensional numerical calculations for tunnels with high overburden / Dreidimensionale numerische Berechnungen für tiefliegende Tunnelbauvorhaben Geomechanics and Tunnelling 4/2013 355-361 Topics

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The present article discusses the results of 3D numerical simulations of a deep section of the west bore of the Gotthard Base Tunnel in the geological formation of the Clavaniev Zone. For the calibration of the numerical model, the geological and geotechnical documentation from both the design and the construction phase as well as the daily and monthly reports from the site were made available by the AlpTransit Gotthard AG. Working from this documentation, three-dimensional simulations were performed with various material models. The objective of the investigations was to realistically determine geotechnical data, both for the deformation of the sidewalls and in an axial direction ahead of the face, for future 3D calculations of deep tunnels.
Im vorliegenden Beitrag werden die Ergebnisse dreidimensionaler numerischer Simulationen eines tiefliegenden Abschnitts der Weströhre des Gotthard Basistunnels in der geologischen Formation der Clavaniev Zone diskutiert. Für die Eichung des numerischen Modells wurden von der AlpTransit Gotthard AG die geologische und geotechnische Dokumentation sowohl aus der Planungs- als auch der Ausführungsphase sowie die Tages- und Monatsberichte der Baustelle zur Verfügung gestellt. Auf Basis dieser Dokumentation wurden dreidimensionale Simulationen unter Verwendung verschiedener Materialmodelle durchgeführt. Zielsetzung der Untersuchungen war, die geotechnischen Messergebnisse, sowohl die Verschiebungen der Laibung als auch jene in axialer Richtung vor der Ortsbrust für zukünftige dreidimensionale Berechnungen tiefliegender Tunnel realgetreu ermitteln zu können.

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Aulbach, Benjamin; Ziegler, Martin Simplified design of excavation support and shafts for safety against hydraulic heave / Einfache Bemessung von Baugruben und Schächten im Hinblick auf die Sicherheit gegen hydraulischen Grundbruch Geomechanics and Tunnelling 4/2013 362-374 Topics

Kurzfassung

Within tunnelling starting and target pits are required as well as several pits and shafts e.g. for stations or grouting works. Here the failure by hydraulic heave has to be considered. For the determination of the required embedded length for the safety against hydraulic heave often approximate solutions are used. However these approximate solutions can lead to unsafe or overdesigned results. Others are unpractical as the embedded length is input parameter and target value at the same time. Thus extensive numerical investigations have been carried out for plane and spatial conditions as well as for homogenous, isotropic and for both stratified and anisotropic soil. More than 100 design charts (Fig 1). have been evolved from these results. These design charts allow the determination of the required embedded length considering the soil conditions and the geometrical conditions. In addition to the numerical investigations and the related design charts a formula for the determination of the required embedded length has been developed. The basic formula is quite simple and can be used for two-dimensional conditions. However an extended formula can be used for spatial conditions, separated for the corner, the front and the long side of construction pits. Furthermore by the use of add-ons the formula allows the determination of the required length for different unity weights or a variant safety-level. Hence the formula is a tool which can replace extensive calculations in many cases or can provide realistic reference values for complicated construction pits and soil conditions. Moreover the formula can be implemented into software for the determination of the statically required embedded length. Thus the effortful switchover between software for the static and flow calculation becomes lapsed.
Für den Tunnelbau und den Rohrvortrieb sind in der Regel Start- und Zielbaugruben sowie weitere Nebenbauwerke etwa für Haltestellen erforderlich. Für diese Baugruben und Schächte ist im Grundwasser auch immer die Problematik des hydraulischen Grundbruchs zu beachten. Gängige Näherungslösungen zur Bestimmung der für die Sicherheit gegen hydraulischen Grundbruch erforderlichen Einbindetiefe liefern teils weit auf der unsicheren Seite liegende Ergebnisse. Andere Lösungen hingegen sind zu konservativ oder unpraktisch, da die Einbindetiefe selbst Eingangsgröße für einen iterativen Prozess ist. Daher wurden umfangreiche numerische Strömungsberechnungen für ebene und räumliche Verhältnisse, für homogen, isotropen und für geschichteten sowie anisotropen Baugrund durchgeführt, mit dem Ziel ein einfach handhabbares, sicheres und dennoch wirtschaftliches Bemessungsverfahren für die Bestimmung der Sicherheit gegen hydraulischen Grundbruch zu entwickeln. Dazu wurden in Summe über 100 Bemessungsdiagramme [1] abgeleitet, mit denen die erforderliche Einbindetiefe für beliebige Baugrundsituationen und unter Berücksichtigung der geometrischen Randbedingungen direkt abgelesen werden kann. Auf Grundlage dieser Diagramme und der dazu durchgeführten numerischen Strömungsberechnungen wurde weiterhin eine Formel entwickelt, mit der sich alternativ zu den Diagrammen die erforderliche Einbindetiefe direkt bestimmen lässt. Hierzu wurde zunächst für ebene Verhältnisse eine relativ einfache Grundformel aufgestellt. Die daraus erweiterte Formel ermöglicht schließlich auch die Bestimmung der erforderlichen Einbindetiefe für räumliche Verhältnisse getrennt für die Ecke, die Stirn- und die Längsseite einer Baugrube. In Ergänzung dazu wurden außerdem Ansätze zur Berücksichtigung verschiedener Wichten des Baugrunds und beliebiger Sicherheitsfaktoren entwickelt. Somit steht mit der Formel ein umfassendes Bemessungsinstrument zur Verfügung, das in vielen Fällen eine aufwändige Berechnung ersetzen kann. Auch für komplizierte Baugruben- oder Baugrundverhältnisse werden realistische Anhaltswerte für die erforderliche Einbindetiefe erhalten. Die Formel kann insbesondere direkt in Rechenprogramme implementiert werden, die zur Ermittlung der statisch erforderlichen Einbindetiefe verwendet werden. Die aufwändige Iteration verbunden mit dem Wechsel von einem Statik- zu einem Strömungsprogramm entfällt dadurch.

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Securing with soilfrac injections during tunnelling of the New Kaiser Wilhelm Tunnel in Cochem / Bestandssicherung mit Soilfrac-Injektionen beim Vortrieb des Neuen Kaiser-Wilhelm-Tunnels in Cochem Geomechanics and Tunnelling 4/2013 375-377 Site Report

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Diary of Events: Geomechanics and Tunnelling 4/2013 Geomechanics and Tunnelling 4/2013 378 Diary of Events

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Proceedings of the 62nd Geomechanics Colloquium Geomechanics and Tunnelling 4/2013 380 Preview

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Power water conduit
H. Krenn, M. Roner, M. Bauert: Deformation measurement and longterm behaviour of passive prestressed pressure tunnels, a case study of the Niagara Tunnel Facility Project
R. Gerstner, E. Netzer, A. Vigl: Long time behaviour of pressure tunnels
A. Vigl, R. Gerstner, F. Bartimoccia: Headrace and trailrace tunnels of “Beles” HPP in Ethopia
M. Lumetzberger, C. Kitzler: Detailed assessment of the pressure tunnel Baerenwerk for rehabilitation of the hydropower plant
P. Leblhuber, P. Bonapace: Renewal of the pressure shaft for HPP Kaunertal - Site investigation and grouting concept
A. Schleiss: More competitive pumped-storage projects by the use of vertical pressure shafts without steel liners

Special measures in soft ground
C. Kummerer: Building protection for innercity tunnel excavation for the Metro in Rome
C. Vrettos, G. Vassilakopoulou: Design and application of specialist foundation methods for the deep excavations of the Metro Thessaloniki
J. Cook, A. Nikolic: Overcoming below ground congestion with a D-shaped pile
J. Seegers, J. Schmeiser, P. Erdmann:Metroline U5 Berlin, section Alexanderplatz to Brandenburger Tor - Challenges for design due to complex geotechnical conditions
A. Strauss , S. Papakonstantinou: Cross passages in soil - ground freezing, segment support, excavation and displacement monitoring for segmental lining
H. Gamsjäger, J. Satina: Special measures in soft ground - A particular field conflict in tunnelling contracts

International large projects
S. K. Mohanty, O. Sigl, F. Krenn, G. Höfer-Öllinger: Underground crude oil storage projects in India
A. Stärk, M. Fischer: Controlling of SCL in urban areas in the UK, case history Crossrail contract C510
V. Nasri: Design and construction of the Second Avenue Subway Project in New York
K. Rabensteiner, S. Notarianni: Cityringen - Safe expansion of Metro Copenhagen
G. Gobiet, O. K. Wagner: The New Semmering Tunnel

Challenge shaft
J. Classen, B. Künstle, M. MacNab: Mechanised shaft sinking - State of the art and future developments
C. Dalios, T. Hilgenberg: Challenges in shaft logistics
E. Dorn, O. Kaledin: Modern and innovative shaft sinking technology on examples of current mining projects
B. Moritz, N. Radoncic, A. Helmberger, R. Uschan: Construction shaft of the Koralm Tunnel KAT 2: A challenge in structural analysis, geotechnics and logistics
J. Pircher, W. Pacher, E. Neugschwandtner: HPP-Kaunertal - Shafts for the new power desecent
H. Höfle: Gotthard Base Tunnel Sedrun - Experience gained during construction and operation of 2 shafts

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Inhalt: geotechnik 4/2013 geotechnik 4/2013 Inhalt

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Grabe, Jürgen Zur Genauigkeit geotechnischer Prognosen geotechnik 4/2013 203 Editorial

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Heerten, Georg Liebe Mitglieder und Freunde der DGGT geotechnik 4/2013 204 Vom Vorsitzenden

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Raithel, Marc; Küster, Volker; Alexiew, Dimiter 20 Jahre Gründungssysteme mit geokunststoffummantelten Säulen geotechnik 4/2013 205-217 Fachthemen

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Gründungssysteme mit geokunststoffummantelten Säulen für Erdbauwerke auf gering tragfähigen Böden wurden vor rund 20 Jahren in der Geotechnik eingeführt und sind in Deutschland mittlerweile Stand der Technik. Das System bietet eine geotechnische Lösung für Gründungen in stark verformbaren, sehr gering scherfesten Böden, in denen traditionelle Verfahren der Bodenverbesserung ihre Anwendungsgrenzen erreichen. In diesem Beitrag werden das System der geokunststoffummantelten Säulen, die Berechnungsverfahren und insbesondere die Ergebnisse von Langzeitmessungen beschrieben. Weitere Informationen betreffen die laufende Weiterentwicklung des Systems nach den technischen und wirtschaftlichen Anforderungen großer Tiefbauprojekte sowie weitere potenzielle Anwendungsmöglichkeiten.

20 years of foundation systems with geotextile encased columns.
Foundation systems using geotextile encased columns for earth structures (e.g. embankments) on soft subsoil with a low bearing capacity were established in geotechnical engineering about 20 years ago and today are state-of-the-art in Germany. The system offers a geotechnical solution for foundations even in highly deformable soils of extremely low shear strength, in which traditional soil improvement techniques reach their limit of practicability. This paper gives a description of the system of geotextile encased columns, of design and construction procedures and in particular of the results of long-term measurements. Further information is given on ongoing developments of the system corresponding to technical and economical requirements of major geotechnical projects as well as further application options.

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Scherbeck, Rainer; Barciaga, Thomas; König, Diethard; Wollnik, Frank; Schanz, Tom Neue Untersuchungen zum Systemverhalten von Lockermassenfüllsäulen alter Tiefbauschächte geotechnik 4/2013 218-230 Fachthemen

Kurzfassung

Der derzeitige Kenntnisstand zum Systemverhalten von mit Lockermassen versetzten Füllsäulen alter Tiefbauschächte ist durch die Untersuchungen der WBK aus den 1970er-Jahren geprägt. Die damals erzielten Ergebnisse fanden Eingang in die fachspezifischen Richtlinien der Bergbehörde und manifestierten die mit Lockermassenfüllsäulen verbundene, besondere Gefahrensituation, z.B. über die Vorgabe eines Sogansatzes bei der Bemessung von Schachtabdeckungen.
Im Zuge der Aufstellung eines Risiko-Managementsystems zum Umgang mit bergbaulichen Tagesöffnungen der RAG ergab sich die Notwendigkeit einer differenzierten Neubewertung der Lagestabilität von Lockermassenfüllsäulen. Hierzu wurde u.a. die Durchführung von Zentrifugen-Modellversuchen mit Variation verschiedener Modellparameter konzipiert. In diesen Versuchen sollen insbesondere die Voraussetzungen bzw. die Auslöser für das plötzliche Auslaufen von Lockermassenfüllsäulen ermittelt werden. Im vorliegenden Beitrag werden die erzielten Ergebnisse und daraus getroffenen Ableitungen vorgestellt, aus denen eine differenzierte Sichtweise auf die Gefährlichkeit von Lockermassenfüllsäulen erkennbar ist.

Investigations on stability behaviour of non-cohesive filled shafts.
State-of-the-art knowledge on stability of abandoned mining shafts filled with mostly granular, low cohesive materials is based on model testing by WBK in the 1970ies. Results from this research are incorporated in specific recommendations of the mining authorities, e.g. assuming suction load on shaft covering slabs. While introducing an active risk managing procedure on abandoned shafts, RAG decided to relaunch research activities on this topic. Using a geotechnical centrifuge facility, a comprehensive test series was performed with major results presented in this paper that lead to an updated view on fill stability in abandoned mining shafts.

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