The DRAGON project (Development of Resource-efficient and Advanced Underground Technologies) is intended to improve resource efficiency in tunnelling processes by providing the excavated material as a raw material. The project deals with the systematic reuse of excavated material from tunnel boring machines (TBMs) and is mainly focussed on the development of specific automated analysis and separation technologies. This enables resource-efficient reuse of excavated material through the installation of innovative technology directly on the TBM. The physical characteristics of excavated material can be concluded by measuring the disc cutter load. The mineralogical and/or elementary parameters will be detected by a fully automated side pass analysis system. For this purpose, Herrenknecht AG and the Montanuniversität Leoben are working with other internationally renowned partners in the framework of the DRAGON project on various methods of characterising excavated material.

The tunneling industry is flourishing around the world. But what about the spoil material? This paper presents the different steps achieved towards an automation of rock selection and aggregate quality assessment for tunnelling to reduce environmental impacts and maximize the use of excavation materials by analyzing and processing TBM muck on-line, inside the tunnel, on the tunnel boring machine.

In order to achieve higher utilisation rates for the material excavated from underground construction sites, one of the main objectives is efficient, digital processing of available data on material, mass and time parameters for the mined rock. Selected information needs to be made available to a wide audience at the same time. This initiates a value chain, which goes far beyond the construction industry and enables successful upcycling. The evolving software MineralBay is committed to this goal by using the internet to bring together owners or suppliers of mineral resources with customers easily, quickly and at any time to facilitate the exchange and trading of raw materials. MineralBay is a management and merchandising system for excavated material, whose speciality is access to and processing of real-time data, e.g. in the form of online material analysis results from tunnel boring machines. The information obtained is used for quality management of already placed excavation material and for gapless documentation of the material flow from the beginning to the end of the construction project.
Eines der Kernziele zum Erreichen höherer Verwertungsquoten von Ausbruchmaterial bei untertägigen Bauprozessen ist die effiziente digitale Aufbereitung vorhandener Daten zu Material-, Massen- und Zeitparametern des Tunnelausbruchs, wobei zugleich ausgewählte Informationen einem breiten Interessentenkreis zugänglich sein sollen. Dadurch wird eine Wertschöpfungskette initialisiert, die weit über die Baubranche hinausgeht und so ein erfolgreiches Upcycling ermöglicht. Diesem Ziel soll die in Entwicklung befindliche Software MineralBay dienen, die Besitzer, Lieferanten und Bedarfsträger mineralischer Rohstoffe einfach, schnell und zu jeder Zeit über das Internet zusammenführen kann, um so den Austausch und Handel von Rohmaterialien zu vereinfachen. MineralBay ist ein Ausbruchmaterialverwaltungs- und -vermarktungssystem, dessen Besonderheit die Anbindung an Echtzeit-Datenanalysen ist, z.B. in Form einer Online-Materialanalyse auf der Tunnelbohrmaschine. Die dadurch gewonnenen Informationen dienen dem Qualitätsmanagement des vermittelten Ausbruchmaterials und der lückenlosen Dokumentation des Materialstroms vom Beginn bis zum Ende des Bauprojekts.

Most excavated material generated from tunnelling projects ends up being deposited on land. The EU funded project “DRAGON” aims to develop technologies to analyse and characterise this material so that the potentially usable fraction can be easily separated from non-usable material. Increasing use of this material by external industries will improve resource efficiency while reducing landfill quantities and disposal costs. One of the project goals is to assess the potential environmental benefits/costs of applying DRAGON technology to planned future EU tunnelling projects. A three stage approach has been adopted to meet this goal. Firstly, the potential for diverting material from landfill must be assessed. To account for the diversity of tunnelling projects, this will be based on an average of 54 recent tunnelling projects. Secondly, a life cycle assessment (LCA) model will be created to allow each of these tunnelling projects to be analysed and the potential benefits of using DRAGON technology will be compared against the ‘business as usual’ case. These results will then be averaged to give the expected environmental costs/benefits per t excavated material. Finally, these costs/benefits will be scaled up to account for the expected amount of material from future European tunnelling projects - expected to be around 800 m. t.

Contract KAT2 will produce about 8.6 m. t of material excavated from the tunnel. In the course of the design work, maximum reuse of this material was intended, always considering economics and while reducing the environmental impact by minimizing transport and saving resources. More than half of the suitable tunnel spoil will be preliminarily screened and then processed for the production of aggregates for concrete production. After the first year of production, the high losses associated with the preliminary screening and processing demanded measures to improve the processing, which led to an improvement of the recycling quota. The aggregates produced on site so far fulfil the technical requirements for concrete production, even for high strength concrete grades.
Am Baulos KAT2 fallen insgesamt rund 8,6 Mio. t Tunnelausbruchmaterial an. In der Projektplanung wurde eine maximale Wiederverwertbarkeit des Ausbruchmaterials unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit bei einer geringen Umweltbelastung durch Minimierung der Transportvorgänge und eine weitgehende Ressourcenschonung angestrebt. Mehr als die Hälfte des geeigneten Tunnelausbruchmaterials wird für die Produktion von Gesteinskörnungen zur Betonherstellung vorabgesiebt und anschließend weiter aufbereitet. Die hohen Vorabsiebungs- und Aufbereitungsverluste erforderten nach dem ersten Produktionsjahr Verbesserungsmaßnahmen im Aufbereitungsprozess, die zu einer Erhöhung der Aufbereitungsquote führten. Die bisher vor Ort hergestellten Gesteinskörnungen erfüllen die technischen Anforderungen für die Betonerzeugung und darüber hinaus auch für Betonsorten mit hohen Druckfestigkeiten.

New lighting technologies are everywhere and LED (light emitting diode) has become a popular search term for buyers of lighting equipment. The energy saving potential is enormous and energy efficiency has become important in any company, from agricultural and industrial businesses to service providers. To encourage this development, a new law was introduced by the Austrian Ministry of Science, Research and Business in 2014 that requires businesses to determine energy saving potential and reduce energy consumption. Replacement of outdated lighting technologies does have great potential for energy saving, but light is also an essential factor in the world of work, and companies have long underestimated its influence on the performance and motivation of staff. Lighting was and still is a precondition for working underground, but how much light is needed? The following article is intended to draw attention to the importance of light below ground and indicate possible effects on performance and health.
Neue Beleuchtungstechniken wie Leuchtdioden (LED - light-emitting diode) erobern den Alltag. Das Energieeinsparungspotenzial in der Beleuchtungstechnik ist enorm, und die Energieeffizienzorientierung hat längst in allen Unternehmen, von Agrar- und Industriebetrieben bis hin zu Dienstleistern, Einzug gehalten. Um diese Entwicklung weiter voranzutreiben, wurde vom österreichischen Bundesministerium für Wissenschaft, Forschung und Wirtschaft im Jahr 2014 ein Maßnahmenpaket verabschiedet, wonach Unternehmen verpflichtet sind, Energieeinsparungspotenziale zu ermitteln und den Energieverbrauch zu reduzieren. Überalterte Beleuchtungstechniken bergen ein großes Energieeinsparungspotenzial, aber Licht ist auch in der Arbeitswelt ein wesentlicher Faktor. Unternehmen haben dessen Einfluss auf die Leistung und die Motivation von Mitarbeitern lange unterschätzt. Unter Tage war und ist Licht eine Voraussetzung für die Arbeit, aber wieviel Licht wird benötigt? Die nachfolgenden Ausführungen sollen das Augenmerk auf die Bedeutung von Licht unter Tage lenken und mögliche Einflüsse auf die Leistungsfähigkeit und Gesundheit aufzeigen.

In the Falkenstein und Spering tunnels (A9 Pyhrn Autobahn; Northern Calcareous Alps), hydrocarbon contents (HC Index) in excess of the permitted threshold values were detected in the course of the routine statutory analysis of the excavated material. Comparative detailed geochemical analysis of retained reference samples, operational consumables and core samples from boreholes drilled into the tunnel wall show that threshold values of HC indices in the Reifling Limestone are exceeded due to the presence of locally generated natural hydrocarbons. The hydrocarbons were probably formed in marly zones of the carbonate rocks and migrated into the well-developed fracture network. These hydrocarbons are characterized by high contents of n-alkanes, high Ts/(Ts+Tm) ratios, a predominance of C27 and C29 steranes, and the lack of oleanane. Traces of hydrocarbons in the Wetterstein Limestone contain oleanane due to contamination by operating consumables.
Im Ausbruchmaterial des Falkenstein und Spering Tunnels (A9 Pyhrn Autobahn; Nördliche Kalkalpen) wurden im Rahmen der gesetzlichen Routineanalytik Überschreitungen des Grenzwerts für den Kohlenwasserstoff-Index (KW-Index) festgestellt. Vergleichende geochemische Detailuntersuchungen (GC-MS, Kohlenstoff-Isotopie) an Rückstellproben des Tunnelausbruchmaterials, an Betriebsmitteln sowie Bohrkernproben von der Strosse zeigen, dass Grenzwertüberschreitungen innerhalb der Reiflinger Kalke auf geogene Kohlenwasserstoffe zurückzuführen sind. Es handelt sich dabei vermutlich um lokal gebildetes Festbitumen, das aus den mergeligen Partien der Reiflinger Kalke in ein Kluftsystem eingewandert ist. Diese Kohlenwasserstoffe sind durch hohe Gehalte an n-Alkanen, hohe Ts/(Ts+Tm) Verhältnisse, eine Prädominanz von C27 und C29 Steranen und das Fehlen von Oleanan gekennzeichnet. Kohlenwasserstoffspuren im Wettersteinkalk beinhalten Oleanan und sind auf Betriebsmittel zurückzuführen.

International Rockfall Protection Conference 2015 in Zürich / Internationale Steinschlagschutz-Konferenz 2015 in Zürich
More than 1,500 visitors to the World Tunnel Congress 2015 / Mehr als 1.500 Teilnehmer beim World Tunnel Congress 2015
Ten years ITA COSUF / Zehn Jahre ITA COSUF

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Der Begriff Setzungsfließen bezeichnet eine Rutschung von teilweise geflutetem lockerem Sand in geneigtem oder abgeböschtem Gelände mit Verflüssigung unterhalb einer erdfeuchten Deckschicht. Durch Initiale genannte mechanische Störungen wird der Porenwasserdruck erhöht und eine Kettenreaktion ausgelöst, bei der nacheinander Teile einer erdfeuchten Deckschicht auf einer zunehmenden Sandbreizone wegschwimmen, bis die bewegte Masse sich talseits - ggf. unter Wasser - staut und sich bergseits in Bruchstaffeln verklemmt. In offenem Wasser vor einem Böschungsfuß entstehen dabei infolge rascher Verdrängung Schwallwellen. Ein lockeres geflutetes Korngefüge neigt mit gashaltigen Makroporen vermehrt zur Verflüssigung. Das in einer von selbst voranlaufenden Front zu Sandbrei kollabierende Korngefüge erzeugt kilometerweit beobachtbare seismische Wellen. Hinter der Front steigen Gas und Wasser aus dem Sandbrei auf und reißen Körner mit. Durch schonende Sprengungen wird eine Ausgasung und Entwässerung erreicht, wobei ein Setzungsfließen durch die erdfeuchte Deckschicht mithilfe von Perforationen blockiert wird. Die Entwicklung von Sandbreizonen ist an der Fernfeldseismik erkennbar; das ermöglicht eine günstigere Anordnung von Sprengungen und Perforationen und unterstützt den Nachweis der Stabilisierung. So werden bereits rekultivierte Tagebaukippen in der Lausitz wieder nutzbar, die Innovationen sind aber nicht darauf begrenzt.
The notion Setzungsfließen (flow slide) denotes a landslide in partly flooded loose sand with slopes or terraces due to liquefaction below a humid cover. Mechanical perturbations raise the pore water pressure and trigger a chain reaction wherein parts of the humid cover flow sideways upon an increasing quicksand zone, until the moving mass is jammed below - if occasion arises under water - and above in an en-échelon rupture. Thus surges arise in open water driven rapidly by the slope. A loose flooded grain fabric is more prone to liquefaction with gas-filled macropores. The collapse of the grain fabric into quicksand in spontaneously prograding fronts generates seismic waves which are observable kilometers away. Gas and water rise behind the front and drag off grains. De-gassing and -watering is achieved by gentle blasting, during which a flow slide is blocked through the humid cover with the aid of perforations. The evolution of quicksand zones is recognizable from the far-field seismicity, this enables a favourable array of explosives and perforations and supports the proof of stabilization. Thus recultivated lignite mining deposits in Lusatia/Germany can be used again, but the innovations are not confined to such cases.

When it comes to the general design of laterally loaded piles in offshore environments, bedding resistance is usually modelled by the p-y method recommended in the offshore guidelines (OGL). Several investigations presented in the literature indicate that the head displacements of large-diameter monopiles are underestimated for extreme loads but overestimated for small operational loads. An extensive evaluation of the OGL method is presented here using three-dimensional numerical simulations. The evaluation has shown that the OGL method is not applicable for the design of large-diameter piles. Moreover, modified p-y formulations presented in the literature accounting for the effect of the pile diameter are also not generally suitable for piles with arbitrary dimensions and load levels. Therefore, the derivation of a new p-y approach is presented in detail. The new approach consists of “basic p-y curves” that are valid for a pile of infinite length exhibiting a constant horizontal deflection. In an iterative scheme, these basic curves are adapted depending on the pile deflection line and the pile length to account for a more realistic bedding resistance along the pile shaft. A comprehensive parametric study with 250 pile-soil systems reveals that the new p-y approach is able to predict the horizontal loadbearing behaviour as well as the local pile-soil interaction quite realistically.

Ein neuer statischer p-y-Ansatz für Pfähle beliebiger Abmessungen in Sand.
Für die Bemessung horizontal belasteter Offshore-Pfähle wird der Bettungswiderstand üblicherweise durch die in den Offshore-Richtlinien (OGL) empfohlene p-y-Methode ermittelt. Verschiedene Untersuchungen aus der Literatur zeigen, dass die Verformungen von Monopiles mit großen Durchmessern für Extremlasten durch die OGL-Methode unterschätzt, für geringe Betriebslasten dagegen überschätzt werden. Der vorliegende Artikel beinhaltet eine umfassende Bewertung der p-y-Methode basierend auf dreidimensionalen numerischen Simulationen. Als Ergebnis ist festzustellen, dass die OGL-Methode zur Bemessung von Pfählen großer Durchmesser nicht geeignet erscheint. Auch modifizierte p-y-Ansätze zur Berücksichtigung des Einflusses des Pfahldurchmessers sind nicht generell anwendbar für Pfähle beliebiger Abmessungen und Belastungen. Diesbezüglich soll die Ermittlung eines neuen p-y-Ansatzes dargestellt werden. Der neue Ansatz basiert auf sogenannten “p-y-Basiskurven”, welche Gültigkeit für einen unendlich langen Pfahl mit einer über die Länge konstanten horizontalen Verschiebung aufweisen. In einem iterativen Vorgehen werden diese Basiskurven zur Erreichung eines realistischen Verlaufs der Bettungswiderstände in Abhängigkeit der Pfahlbiegelinie und -länge angepasst. Eine umfassende Parameterstudie mit 250 Pfahl-Bodensystemen zeigt, dass der neue p-y-Ansatz geeignet ist, sowohl das globale Tragverhalten als auch die lokalen Pfahl-Boden-Interaktionen realistisch zu prognostizieren.

Im vorliegenden Beitrag werden anhand zweier exemplarischer Systeme von Verbauwänden Berechnungen mit der Finiten-Elemente-Methode (FEM) durchgeführt. Es handelt sich um eine einfach rückverankerte Spundwand sowie eine zweifach ausgesteifte Spundwand, bei denen der berechnete Erddruck, die Spannungen am Erdwiderlager, die Biegemomente der Verbauwand, die Stützkräfte, die Wandverformungen sowie die Gesamtstandsicherheit untersucht werden. Variiert werden dabei der Reibungswinkel sowie die Aushubtiefe. Als ein erstes Ergebnis der Parameterstudie wird der Einfluss des Reibungswinkels auf die für die Bemessung der Systeme relevanten Berechnungsergebnisse diskutiert.
Auf Basis der Parameterstudie wird abgeleitet, in welcher Weise sich verschiedene Nachweisverfahren gemäß Eurocode 7 auf die Bemessung auswirken. Es wird also z. B. untersucht, welche Auswirkung eine Reduktion des Reibungswinkels gemäß Nachweisverfahren DA3 im Vergleich zu einer Erhöhung der Schnittgrößen gemäß DA2 auf die Bemessung einer Verbaukonstruktion hat. Ebenfalls werden verschiedene Möglichkeiten zur Reduktion der Scherparameter mit der FEM beim Nachweis der Gesamtstandsicherheit diskutiert. Abschließend werden Schlussfolgerungen zur Anwendung der verschiedenen Nachweisverfahren beim Einsatz der FEM gezogen sowie Hinweise zur Modellierung der Konstruktionsteile gegeben.

Variation of the friction angle for design of excavation pit walls with the finite element method.
In this article calculations for two exemplary systems of excavation pit walls are performed using the Finite Element Method (FEM). The first system represents a single anchored pit wall, the second a double supported pit wall. For both systems the calculated earth pressures and the pressures of the earth support are evaluated as well as the bending moments of the wall, the supporting forces, the displacements of the wall and finally the overall stability. In the study the friction angle of the soil and the excavation level are varied. As a first goal the influence of the friction angle on the calculated results are presented which are relevant for design of the structure.
Based on this parameter study it will be shown how the different design approaches according to Eurocode 7 influence the design. For example, the effect of reduction of the friction angle according to design approach DA3 is compared with an increase of the internal forces according to DA2. Also discussed are different ways to reduce the friction angle with FEM to proof the overall stability. Finally, conclusions are drawn to the application of the FEM in different proofs of stability of excavation pit walls and hints are given to model the elements of the construction.

This paper presents a qualitative investigation on how soil improvement influences ground response during earthquake events. The paper focuses on how modifications to stiffness, damping ratio and unit weight of soil reflect on the amplification functions. The study is carried out by means of finite element analyses using a linear visco-elastic material model and rigid bedrock conditions. The accelerogram recorded during the 1989 Loma Prieta (USA) earthquake is used as bedrock input motion. The results of this study suggest that under certain conditions the seismic load on the structures could be increased or decreased by changes of the eigenfrequencies and amplification functions of the natural ground conditions due to soil improvement.

Parameterstudie zur seismischen Antwort einer linear visko-elastischen Bodenschicht mit säulenartiger Bodenverbesserung.
Der Beitrag beschreibt erste Ergebnisse einer qualitativen numerischen Untersuchung zum Einfluss von Bodenverbesserung auf die seismische Antwort einer Bodenschicht infolge Erdbebenbeanspruchung. Das Hauptaugenmerk liegt auf der Beurteilung des Einflusses von Steifigkeit, Dämpfung und Wichte der Bodenschicht auf die Verstärkung der seismischen Anregung. Die Analysen werden mit der Finite-Elemente-Methode unter Annahme linear visko-elastischen Materialverhaltens und einer Anregung am unteren Modellrand durchgeführt, wobei als Eingangsbeschleunigung das Erdbeben von Loma Prieta (1989) verwendet wird. Die Ergebnisse zeigen, dass sich unter gewissen Bedingungen die seismische Beanspruchung von auf verbessertem Baugrund errichteten Gebäuden durch die Änderung der Eigenfrequenzen und der Bodenantwort des verbesserten Baugrundes verringern oder erhöhen kann.

Preis für Lebenswerk 2015 der Werner Möbius-Stiftung ging an Prof. Heerten
34. Baugrundtagung im September 2016 in Bielefeld
35. Baugrundtagung 2018 in Stuttgart
DBV-Merkblatt “Chemischer Angriffauf Betonbauwerke”
ISSMGE International Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering (Dr. Kirsten Laackmann)
Aus der DGGT-Nachwuchsförderung (Dipl.-Ing. Julian Sprengel)

Hans-Burkhard Horlacher verstorben (von Jürgen Giesecke, Georg Heerten, Jürgen Stamm)
In memoriam Prof. Dr. h.c. Georg Stefanoff (von Wellin Sadgorski, Hans-Ulrich Smoltczyk)
Prof. Dr.-Ing. Bernd Prange 85 Jahre (Stellvertretend Univ. Prof. Dr.-Ing. habil. Theodoros Triantafyllidis, Dr.-Ing. Gerhard Huber)
Hans-Georg Kempfert - 70 Jahre (von Achim Hettler)

8. Freiberger Geotechnik-Kolloquium 2015 - Abschiedskolloquium Prof. Dr. Herbert Klapperich (von Nandor Tamaskovics)
Kolloquium “Numerische Methoden in der Geotechnik” in Karlsruhe (von Markus Herten)
Workshop Climate Change and Environmental Protection in Ethiopia (von Prof. Dr.-Ing. Fokke Saathoff)
9. Internationales Symposium für Field Measurements in Geomechanics (von Helmut Bock)

CBTR-Tiefbaurechtspreis für Prof. Dr.-Ing. Martin Ziegler
Das aktuelle Urteil: Muss die Baufirma den Baugrund untersuchen? / Baumängel 1 - Mängelbeseitigung oder Minderung? / Baumängel 2 - “unendliches” Nachbesserungsrecht? (RA Dr. jur. Günther Schalk)

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