Characterizing performance of tunnel boring machines (TBM) is important for numerous contractual and technical reasons. A common tool to determine machine performance in the field is the penetration test. The purpose of the penetration test is to operate the TBM for a defined period of time under normalized conditions that allow for interpretation and comparison between tests. The result of a penetration test is a thrust-penetration curve that reflects the excavatability of the rock mass. Prediction models use thrust-penetration curves to calculate the expected performance of a TBM in specific ground conditions.
This paper provides a review of recent practice including testing at the Norwegian University of Science and Technology (NTNU) along with research by Villeneuve and Käsling. Each of these methods includes excavation at certain thrust levels and rotational speeds for a certain distance. These existing methods have a number of disadvantages that lead to fairly slow tests, which the proposed methodology aims to eliminate.
Für eine Reihe von technischen und vertraglichen Fragestellungen ist die Charakterisierung der Leistung von Tunnelbohrmaschinen (TBM) von Bedeutung. Ein häufig genutztes Werkzeug, um die Bohrleistung einer TBM zu bestimmen, ist der Penetrationstest. Der Zweck eines solchen Tests ist, die TBM für eine gewisse Zeitdauer unter definierten Bedingungen zu betreiben, um so die Vergleichbarkeit zwischen verschiedenen Ergebnissen zu ermöglichen. Das Ergebnis eines Penetrationstests ist eine Penetrations-Kraft-Kurve, die es erlaubt, die Vortriebsleistung einer TBM unter bestimmten Gebirgseigenschaften zu prognostizieren.
In diesem Beitrag werden die bisherigen Ansätze der Norwegischen Technischen Universität in Trondheim und Forschungsarbeiten von Villeneuve und Käsling beschrieben. Diesen Ansätzen ist gemein, dass die TBM über eine kleine Vortriebsstrecke bei verschiedenen Vortriebskräften und Bohrkopfdrehzahlen betrieben wird. Die beschriebenen Methoden haben aber auch eine Reihe von Nachteilen, die zu einer relativ langen Testdauer führen. Die hier vorgeschlagene Methode verkürzt die Testdauer bei gleichzeitiger Erzielung höherer Genauigkeit der Ergebnisse.

In tunnel drives with slurry-supported face in semi-solid to solid clay and claystone, hydraulic and mechanical actions can lead to the slaking of the excavated soil aggregates. Heavy slaking can lead to laborious separation associated with high cost. For investigations as preparation for a project, two test rigs were developed at the Zentrum Geotechnik of the TU München. These can be used to investigate slaking both phenomenologically in series tests and also on a large scale. Investigations on solid clays and claystones showed that varied soil properties influence the slaking. High plasticity indices and high lime contents tend to reduce slaking. Bentonite suspensions can approximately halve slaking compared to water and suitable polymer suspensions can largely prevent slaking.
Beim Tunnelvortrieb mit flüssigkeitsgestützter Ortsbrust in halbfesten bis festen Tonen und Tonsteinen führt die hydraulische und mechanische Beanspruchung zum Zerfall der gelösten Bodenaggregate. Starker Zerfall kann zu einem sehr hohen Aufwand und hohen Kosten bei der Separierung führen. Für Untersuchungen im Vorfeld eines Projekts wurden am Zentrum Geotechnik der TU München zwei Versuchstechniken konzipiert. Mit ihnen kann der Zerfall sowohl phänomenologisch in Reihenuntersuchungen als auch großmaßstäblich untersucht werden. Untersuchungen an festen Tonen und Tonsteinen zeigten, dass variierende Bodeneigenschaften den Zerfall beeinflussen. Tendenziell vermindern hohe Plastizitätszahlen und hohe Kalkanteile den Zerfall. Bentonitsuspensionen können den Zerfall im Vergleich zu Wasser etwa halbieren und geeignete Polymersuspensionen einen Zerfall auch weitgehend verhindern.

Shield drives in fine-grained clay soils are often associated with clogging. The tendency of soils to clog depends on numerous parameters. The separation of fines out of the cohesive soil structure also often leads to negative effects. Whether a certain clay soil can become critical depends not only on the soil properties but also the hydrogeological and operating conditions. According to the quantity of water available (groundwater, support fluid), the soil can be altered to a critical consistency range. An evaluation diagram, which takes into account possible changes of water content during the tunnel drive, can be used to evaluate soils under changing conditions (change of available water quantity).
Schildvortriebe in feinkörnigen, tonhaltigen Böden sind häufig mit Verklebungen verbunden. Die Verklebungsneigung von Lockergesteinen hängt von einer Vielzahl an Parametern ab. Auch das Auflösen von Feinkorn aus dem kohäsiven Bodengefüge führt vielfach zu negativen Auswirkungen. Ob ein bestimmtes tonhaltiges Lockergestein kritisch werden kann, hängt neben den Bodeneigenschaften auch von den hydrogeologischen und baubetrieblichen Randbedingungen ab. Je nach Angebot an freiem Wasser (Bergwasser, Stützflüssigkeit) können die Böden in kritische Konsistenzbereiche überführt werden. Mit einem Bewertungs-Diagramm, das mögliche Wassergehaltsänderungen während des Vortriebs berücksichtigt, können Böden auch unter wechselnden Randbedingungen (unterschiedliches Wasserangebot) beurteilt werden.

Two tunnels were driven in the Lower Inn valley in the years 2007 to 2009 using almost identical mixshields ( 13.03 m) under difficult geotechnical conditions. The tunnelling works were monitored and recorded permanently in real time, from which information can be gained about the system of shield machine and surrounding ground. The documentation of the ground conditions was undertaken by geologists working for the client. The continuous documentation of tunnelling included reporting on the excavated material as the drive was underway and the documentation of face conditions during compressed air interruptions. The combination of recorded machine data and the geological documentation of the tunnel drive provides an extensive data basis, whose evaluation shows the complex relationships of the various tunnelling parameters.
Im Unterinntal wurden in den Jahren 2007 bis 2009 zwei Tunnel mit fast baugleichen Mixschilden ( 13, 03 m) unter schwierigen geotechnischen Randbedingungen aufgefahren. Die Vortriebsarbeiten wurden permanent in Echtzeit überwacht und aufgezeichnet, aus den gesammelten Daten ergaben sich Einblicke in das Systemverhalten Schildmaschine/Baugrund. Die Dokumentation der Baugrundverhältnisse wurde von Geologen des Bauherrn vorgenommen. Die kontinuierliche Vortriebsdokumentation umfasste die Begutachtung des Ausbruchmaterials während des laufenden Vortriebs sowie die Dokumentation der Ortsbrustverhältnisse während der Drucklufteinstiege. Die Kombination aus aufgezeichneten Maschinendaten und der geologischen Vortriebsdokumentation ergibt eine umfassende geotechnische Datenbasis, deren Auswertung die komplexen Zusammenhänge der verschiedenen Vortriebsparameter aufzeigt.

Reflecting on the safety of a certain situation can never be answered with a clear “either - or”. This question can only be answered by the evaluation of the occurrence probability of damage, because absolute safety does not exist.
The answer to the question: “what may safety cost?” must therefore be based on the definition of “risk” as “risk = damage times probability of occurrence”. The answer must therefore be a cost-benefit calculation, costs making risk reduction (= benefit) possible.
The different evaluation of what the safety of a human life may cost is demonstrated by comparing investments in traffic safety and in protection from natural disasters.
Comparing different cases shows that the levels of tolerated risks and investments in risk reduction differ enormously and makes a common framework highly necessary to be able to make decisions on investments and risk reduction on a rational basis.
Die Frage nach der Sicherheit in einer bestimmten Situation kann nicht mit “etwas ist entweder sicher oder unsicher” beantwortet werden. Diese Frage kann nur mit der Angabe einer Wahrscheinlichkeit beantwortet werden, mit der ein bestimmter Schadensfall eintritt, weil es absolute Sicherheit nicht gibt. Der EC7 in Verbindung mit dem EC0 verknüpft daher im semiprobabilistischen Sicherheitskonzept Zuverlässigkeitsklassen (Wahrscheinlichkeiten des Versagens, RC1 bis 3), Schadensfolgeklassen (CC1 bis 3) und (Teil-) Sicherheitsbeiwerte.
Untersuchungen der Europäischen Kommission, Generaldirektion für Energie und Transport, haben gezeigt, dass in verschiedenen Ländern stark unterschiedliche Beträge für die Verhinderung von Todesfällen bei Verkehrsunfällen ausgegeben werden. Die Skala reicht dabei von 56.000 bis 3,2 Mio. . Auf der anderen Seite haben Untersuchungen von Morgan gezeigt, dass Menschen bereit sind, im Privatleben (z. B. Sport) wesentlich höhere Risiken einzugehen als im Berufsleben. Die unterschiedliche Bewertung eines Menschenlebens wird anhand des Vergleichs der Investitionen in Verkehrssicherheit und in den Schutz vor Naturgefahren demonstriert.
Grundlage für die Antwort auf die Frage: “Was darf Sicherheit kosten?” muss daher der Begriff “Risiko” im Sinne “Risiko = Schaden mal Eintrittswahrscheinlichkeit” sein. Dieser Begriff wird am Beispiel der norwegischen Risikomatrix erläutert. Die Antwort auf die Frage:“Was darf Sicherheit kosten?” muss eine Kosten-Nutzen-Rechnung sein. Die Kosten sind dabei die Kosten, mit der eine bestimmte Risikoreduktion (= Nutzen) erreicht werden kann. Im Fall der Großhangbewegung Lärchberg-Galgenwald bei Murau wurde die Entscheidung, welche Stabilisierungsmaßnahmen zu treffen sind, auf Basis einer Kosten-Nutzen-Rechnung getroffen.
Der Vergleich verschiedener Fälle zeigt, dass das Niveau tolerierter Risiken und die Aufwendungen für die Reduktion von Risiken in unterschiedlichen Situationen sehr unterschiedlich sind und dringend einer Vereinheitlichung bedürfen, um Entscheidungen über Investitionen für Risikoreduktionen auf einer rationalen Basis treffen zu können.

In absolute terms safety describes a state which is free of any hazard. Indeed, such a state is not achievable - independent of the available technology and the financial resources. To achieve a safe system can only be a conditional objective. Thus the question arises “How safe is safe enough?” The question has been systematically treated for years using quantitative risk analysis and evaluation. Nowadays risk acceptance criteria are often clearly defined. However there is still a large area of discretion, where costs and benefits of additional safety must carefully be weighed. Such balancing is particularly difficult, if the technology to improve safety is available but it is expensive and their effect on safety is potentially small. The presented paper addresses a practicable methodology to evaluate the appropriateness of additional safety measures using cost-effectiveness-criteria. It has been applied in numerous projects related to safety in tunnels.
Der Ausdruck Sicherheit beschreibt einen Zustand, der frei von jeder Gefahr ist. In der Realität ist ein solcher Zustand nicht erreichbar - unabhängig von der verfügbaren Technologie und den finanziellen Ressourcen. So stellt sich die Frage “Wie sicher ist sicher genug?” Die Frage wurde seit Jahren mit quantitativer Risikoanalyse und-bewertung systematisch behandelt. Heute sind Risikoakzeptanzkriterien oft klar definiert. Allerdings gibt es noch einen Ermessensspielraum, wo Kosten und Nutzen der zusätzlichen Sicherheit sorgfältig abgewogen werden. Dieses Abwägen ist besonders schwierig, wenn die Technologie zur Verbesserung der Sicherheit verfügbar, aber teuer und ihre Auswirkungen auf die Sicherheit potenziell gering ist. Die vorgestellte Arbeit befasst sich mit einer praxisnahen Methodik, die Angemessenheit zusätzlicher Sicherheitsmaßnahmen mit Kosten-Wirksamkeits-Kriterien zu bewerten. Sie kam in zahlreichen Projekten im Zusammenhang mit der Tunnelsicherheit zur Anwendung.

Safety in tunnels - during construction and in operation - is a subject that has been brought to attention again and again in recent years - influenced by incidents, media and authorities. Through the example of the major Koralm Tunnel project, it is explained how the requirements, but also the understanding and the implementation of safety on the construction site have changed and developed over the years of project development. Various project phases are described like EIA, design handed in for approval, tendering and construction. The client was, for example, required to produce a detailed safety concept as part of the preparation of tenders and prepare for its implementation during the construction phase. Client and design team thus intrude into areas, which were formerly left to or transferred to the contractor. In the implementation, it turned out that the delineation of responsibility between contractor and client becomes ever more complex and blurred due to this “preliminary work” by the client. The challenge for the future is to increasingly create awareness of the responsibility of the individual in the implementation of the concept and clarification of open questions. This is described through details from the contract Koralm Tunnel 2 (KAT2).
Sicherheit im Tunnel - in der Bau- wie in der Betriebsphase - ist ein Thema, das in den letzten Jahren immer mehr in den Fokus der Menschen gerückt ist - beeinflusst durch Ereignisse, Medien und Behörden. Anhand des Großprojekts Koralmtunnel soll gezeigt werden, wie sich über die Jahre der Projektabwicklung die Anforderungen, aber auch das Verständnis und die Umsetzung der Sicherheit auf der Baustelle geändert und entwickelt haben. Dabei werden die verschiedenen Projektphasen wie UVE, Einreichplanung, Ausschreibung und Ausführung beleuchtet. Der Bauherr war hier u. a. gefordert, in der Ausschreibungsplanung ein detailliertes Sicherheitskonzept zu entwerfen und dessen Umsetzung in der Ausführungsphase vorzubereiten. Bauherr und Planungsteam drangen damit in Bereiche ein, die bisher weitgehend den ausführenden Firmen überlassen bzw. übertragen wurden. In der Umsetzung zeigt sich, dass die Abgrenzung der Verantwortung zwischen Auftragnehmer und Auftraggeber durch diese “Vorarbeit” des Arbeitgebers immer komplexer und unschärfer wird. Die Herausforderung für die Zukunft besteht darin, verstärkt das Bewusstsein für die Verantwortung des Einzelnen bei der Umsetzung des Konzepts und Klärung offener Detailfragen zu schaffen. Beispielhaft wird dies am Baulos Koralmtunnel 2 (KAT2) dargestellt.

If it's not safe, don't do it! Accidents at work and lost days cost a lot of money. A calculation of the consequential cost of accidents by the Allgemeine Unfallversicherungsanstalt (AUVA) estimates this at 19, 128 Euro per accident in 2010. In the construction industry in Great Britain and the USA, employers and employees generally seem to attach more importance to occupational safety and communicate this more effectively than in Austria and Germany. What are the possible explanations for this difference? This article investigates basic cultural differences in general, in the safety culture and different legal traditions. The factors mentioned are not only decisive for the usual contract and cooperation models between employer and employee in these countries but also have an effect on the sickness statistics and the cost of accidents.
Wenn es nicht sicher ist, mach es nicht! Arbeitsunfälle und Ausfallstage kosten viel Geld. Eine Unfallfolgekostenberechnung der Allgemeinen Unfallversicherungsanstalt (AUVA) schätzt diese im Bauwesen pro Unfall im Jahr 2010 auf 19.128 Euro. In der Bauindustrie in Großbritannien und den USA scheinen Auftraggeber und Auftragnehmer generell mehr Wert auf Arbeitssicherheit zu legen und dies auch besser als in Österreich und Deutschland zu kommunizieren. Was sind mögliche Gründe für diese Unterschiede? Dieser Beitrag geht auf grundlegende kulturelle Unterschiede im Allgemeinen, in der Sicherheitskultur und auf unterschiedliche Rechtskreise ein. Die genannten Faktoren sind nicht nur ausschlaggebend für die in diesen Ländern zwischen Auftraggeber und Auftragnehmer gebräuchlichen Vertrags- und Kooperationsmodelle, sondern wirken sich auch auf die Krankenstandsstatistiken und Unfallkosten im Bauwesen aus.

Each dam and each reservoir is an individual facility, since their foundation conditions are rarely similar. Due to their location, their height and their storage capacity, dams and reservoirs can hold a considerable hazard potential, which is why they are designed conservatively; projects are examined meticulously (e.g. by the Austrian Commission on Dams) and monitored comprehensively during the construction phase and during operation. To guarantee their continuous safety, dams and reservoirs are monitored with great care by the operating company with the help of trained staff and the latest measuring equipment. The most important measurement data are acquired continuously so as to gain an up-to-date impression of the load-bearing behaviour of the dam and its foundation and to be able to react swiftly and efficiently should any changes occur.
On an international level, the state of the technology concerning dam safety is updated in the bulletins published by ICOLD. Austria takes part in the work of the various committees and has built up a renowned high standing worldwide for guaranteeing dam safety. In training courses and seminars for junior engineers, it is mainly the basics of dam monitoring and safety checks that are imparted, later reinforced by practical work. This approach should also keep the facilities safe in the future.
Talsperren und Speicher sind vor allem aufgrund der jeweiligen Untergrundverhältnisse - jedes Bauwerk hat einen anderen, nur selten ähnlichen Untergrund - individuelle Anlagen. Sie können aufgrund ihrer Lage, ihrer Bauwerkshöhe bzw. ihres Staurauminhalts ein erhebliches Gefährdungspotenzial aufweisen. Sie werden daher konservativ geplant, die Projekte sorgfältig geprüft (u. a. Staubeckenkommission des Bundes) und im Zuge der Bauausführung sowie des späteren Betriebs umfassend kontrolliert. Um die Sicherheit fortlaufend zu gewährleisten, werden diese Bauwerke seitens der Betreiber durch geschultes Personal und modernste Messausstattung sorgfältig überwacht. Die wesentlichsten Messwerte werden permanent erfasst, um so ständig ein aktuelles Bild über das Tragwerksverhalten von Sperre und Untergrund verfügbar zu haben und bei Veränderungen rasch und effizient reagieren zu können.
International wird auf dem Gebiet der Talsperrensicherheit der Stand der Technik mit den Bulletins der ICOLD fortgeschrieben. Österreich arbeitet in den Gremien mit und hat einen weltweit anerkannt hohen Stand für die Gewährleistung der Talsperrensicherheit aufgebaut. In Kursen und Seminaren für die Ausbildung junger Ingenieurinnen und Ingenieure werden insbesondere die Grundalgen für die Talsperrenüberwachung und Sicherheitsüberprüfung vermittelt und in praktischen Übungen vertieft, um so auch in Zukunft Anlagen sicher zu betreiben.

100 % safety is never achievable, even with unlimited resources. The basic principles of risk optimisation pose different efficiency. Therefore the risk and the extent of damage can be over-proportionately reduced through very effective implementation of the basic principles. The article describes some measures for the minimisation of risk and their implementation on the Lower Inn Valley project as examples.
Eine 100-prozentige Sicherheit ist auch unter Einsatz unbegrenzter finanzieller Mittel nie erreichbar. Die Grundprinzipien der Risikominimierung sind unterschiedlich wirksam. Daher lassen sich durch Maßnahmen in den Grundprinzipien mit hoher Wirksamkeit das Risiko und das Schadensausmaß überproportional reduzieren. Der Beitrag beschreibt anhand von einigen Beispielen exemplarische Maßnahmen der Risikominimierung und deren Umsetzung im Unterinntalprojekt.

On January 25th 2010 at about 8 p.m. a block of 432 m3 volume and 1, 026 t weight was released from a conglomerate face, apparently without warning, destroying a family home in the village of Stein on the river Traun. Only two of the four inhabitants could be saved out of the debris. After this event, the question arose whether the rockfall could have been foreseen or if such spontaneous incidents are abrupt and unpredictable. This paper presents the studies conducted to reconstruct the processes leading to the event. The investigations included field mapping, geodetic survey, laser scanning and stereographic photogrammetry of the rupture face, mineralogical analysis of sinter crust thin sections, inventory of the block dimensions and reconstruction of the collapse kinematics, analysis of the weather data prior to the event and a 2D finite element calculation (Phase2) using the geometry of the overhanging conglomerate strata.
Am 25. Januar 2010 löste sich aus einer Nagelfluh-Felswand in der Ortschaft Stein an der Traun scheinbar ohne Vorwarnung um etwa 20 Uhr ein 432 m3 großer und 1.026 t schwerer Felsblock und zerstörte dabei ein Wohnhaus. Lediglich zwei der vier Bewohner konnten aus den Felssturzmassen gerettet werden. Nach diesem Ereignis stellte sich die Frage, ob der Felssturz hätte vorhergesehen werden können oder ob Felssturzereignisse dieser Art unvermittelt auftreten und unvorhersehbar sind. In diesem Beitrag werden die durchgeführten Untersuchungen vorgestellt, mit welchen die Prozesse geklärt wurden, die zu diesem Felssturz geführt haben. Diese Untersuchungen umfassten eine ingenieurgeologische Kartierung, eine umfangreiche geodätische Vermessung, ein Laserscanning und die stereographisch-photogrammetrische Aufnahme der Abrisswand, mineralogische Untersuchungen an Dünnschliffen von Sinterkrusten, die Ermittlung von Masse und Kubatur der Sturzblöcke, die Rekonstruktion des Sturzmechanismus, die Analyse der Wetterdaten im Vorfeld des Sturzereignisses sowie eine 2D Finite Elemente Modellierung (mit Phase2) bei der die Geometrie der überhängenden Konglomeratwand berücksichtigt wurde.

The heritage-protected ensemble of Castle Brewery, boarding school and medieval Cave Castle forms the centre of Stein a.d. Traun, Traunstein County, Bavaria/Germany. In large parts of the area, the buildings nestle to or are built directly into a vertical or even overhanging rock slope up to 50 m high, formed of Quaternary conglomerates. Potential rock or block falls as well as larger scale instabilities in this slope represent hazards to the infrastructure below it, as was dramatically shown by the tragic event in January 2010. In order to monitor changes in the rock mass, geotechnical monitoring and early-warning systems were installed in two areas in 2011. This article describes the specific structural and geomechanical situation of the two investigation areas and presents the monitoring concept and the first measured data.
Das denkmalgeschützte Ensemble von Schlossbrauerei, traditionsreichem Internat und mittelalterlicher Felsenburg bildet den Ortskern von Stein an der Traun, Landkreis Traunstein, Bayern. Die Gebäude schmiegen sich dabei in weiten Bereichen direkt an eine bis zu rund 50 m hohe, senkrechte bis überhängende Nagelfluhwand an bzw. sind in diese hineingebaut. Das Risiko von Stein- oder Blockschlägen sowie ggf. auch größeren Felsstürzen aus der Felswand stellt eine Gefährdung der darunterliegenden Infrastruktur dar, deren potenzielle Auswirkungen das tragische Ereignis vom Januar 2010 vor Augen geführt hat. Zur Überwachung von Veränderungen wurden 2011 geotechnische Monitoring- und Frühwarnsysteme in zwei Teilbereichen eingerichtet. Der Beitrag beschreibt die spezifische bauliche und geomechanische Situation und stellt Auslegung und erste Messergebnisse des installierten Systems vor.

Numerical modelling of rockfall events is an increasingly significant basis for the production of hazard maps and the design of protection structures. The fact that the various programs on the market lead to different results in specific cases has led to discussion. The programs most commonly used in Switzerland are therefore compared with regard to input parameters and results, the main and auxiliary algorithms and further aspects. The difference between deterministic and probabilistic methods is important. The probabilistic method requires great caution and experience, both in the parameter input and in the interpretation of the results. This poses the general question, what uncertainties have to be dealt with in the management of natural hazards.
Numerische Modellierungen von Steinschlagereignissen stellen eine zunehmend bedeutendere Grundlage für die Erstellung von Gefahrenkarten und die Bemessung von Schutzbauten dar. Dass die verschiedenen marktüblichen Programme bei konkreten Fragestellungen zu unterschiedlichen Resultaten führen, hat zu Diskussionen geführt. Die in der Schweiz am häufigsten eingesetzten Programme werden deshalb betreffend der Eingabeparameter und Resultate, der zugrunde liegenden Haupt- und Zusatzalgorithmen und weiterer Aspekte verglichen. Wichtig ist die Unterscheidung zwischen deterministischem und probabilistischem Ansatz. Der probabilistische Ansatz bedarf sowohl bei der Parametereingabe als auch bei der Interpretation der Resultate größter Sorgfalt und Erfahrung. Dabei stellt sich auch die generelle Frage, wie mit Unsicherheiten im Naturgefahrenmanagement umzugehen ist.

In April 2011, a 2 m3 block fell out of a steep rock face in Wipptal, Tyrol, Austria and fell onto a detached house. No one was injured as the house was empty at the time. In a similar event in the 1980s, the garage of a neighbouring house was hit. An initial report found a high danger potential to the house. The house was then evacuated and the inhabitants considered moving out. Regarding the feasibility and possibility of financing protection measures, and as an aid to deciding whether to move out, there is a need for a decision-making basis for the victims and the authorities, and this should be as objective as possible. For this purpose, a risk analysis was carried out including the consideration of engineering-geological, geotechnical and forestry methods.
The result of the risk analysis stated a collective personal risk expressed as annual risk of death of 7.2·10-4 without protection measures and 4.8·10-6 with protection measures. For the 0.5 km long access road to the house, there was a collective personal risk of 2.3·10-8 without protection measures. The cost of the protection measures was estimated at approx. 130,000 , and for moving out of the house 450,000 .
Im April des Jahres 2011 löste sich im Wipptal, Tirol, Österreich ein 2 m3 großer Block aus einem felsigen Steilhang und traf auf ein Einfamilienhaus. Verletzt wurde niemand, da zum Zeitpunkt des Ereignisses keine Personen anwesend waren. Bei einem ähnlich großen Ereignis in den 1980er-Jahren war die Garage eines Nebengebäudes betroffen. In einem ersten Gutachten wurde für das Wohnhaus ein hohes Gefährdungspotenzial festgestellt. Das Haus wurde daraufhin evakuiert und eine Aussiedelung in Erwägung gezogen. Im Hinblick auf die Machbarkeit und Finanzierbarkeit von Schutzmaßnahmen sowie letztendlich zur Entscheidungsfindung der in Aussicht gestellten Aussiedelung bedurfte es einer möglichst objektiven Entscheidungsgrundlage für Betroffene und die öffentliche Hand. Zu diesem Zweck wurde eine Risikoanalyse, bei der ingenieurgeologische, geotechnische und forstliche Methoden zur Anwendung kamen, durchgeführt.
Als Ergebnis der Risikoanalyse ergab sich ein kollektives Personenrisiko ausgedrückt als jährliches Todesfallrisiko von 7,2·10-4 ohne Schutzmaßnahmen und 4,8·10-6 mit Schutzmaßnahmen. Für die 0,5 km lange Zufahrtsstraße zum Haus ergab sich ein kollektives Personenrisiko von 2,3·10-8 ohne Schutzmaßnahmen. Als Kosten für die Schutzmaßnahmen wurden ca. 130.000 , für die Aussiedlung ca. 450.000 ermittelt.

The Kitzsteinhorn, Salzburg, represents an ideal environment for rockfall simulations in high mountains due to its local infrastructure, the geological conditions and the presence of permafrost. Through climate change and the associated alteration of the glacier and the distribution of permafrost, mass movements increasingly occur in the form of rockfalls and rock slides. In order to improve the understanding and prediction of these gravitational processes, existing models have to be calibrated and adapted or their results have to be verified. As part of the MOREXPERT project, “Monitoring Expert System for Hazardous Rock Walls” (Rockfall 7.1) and 3D (Rockyfor3D 4.1) rockfall simulations were performed. The results of the 3D simulations could be validated directly using orthophotos. It turned out that the modelling results fit very well with the deposits below the investigation area on the glacier and also with the accumulation of debris in the channels and ledges in the face. The largest factor of uncertainty for both programmes is the coverage of snow and ice, respectively the surface of the glacier. As these parameters change with various time scales (hours to years), any simulation of events in the high mountains only represents a snapshot. In order to obtain an overview of the rockfall danger of the entire investigation area, 3D modelling has proved advantageous in addition to the detailed mapping of the terrain. 2D modelling is also useful for a more detailed understanding of rockfall processes in individual zones of the rock face, and its results are ideal for the design of protection measures.
Das Kitzsteinhorn, Salzburg, stellt aufgrund der örtlichen Infrastruktur, den geologischen Gegebenheiten und des Vorkommens von Permafrost ein ideales Umfeld für eine Steinschlagsimulation im Hochgebirge dar. Durch den Klimawandel und den damit verbundenen Veränderungen der Gletscher und der Permafrostverteilung, treten zunehmend Massenbewegungen in Form von Steinschlägen und Felsstürzen auf. Um diese gravitativen Prozesse besser verstehen und vorhersagen zu können, müssen bestehende Modelle kalibriert und adaptiert bzw. deren Ergebnisse validiert werden. Im Rahmen des Projekts MOREXPERT, Entwicklung eines Expertensystems zur Überwachung gefährlicher Felswände, wurden 2D- (Rockfall 7.1) und 3D- (Rockyfor3D 4.1) Steinschlagsimulationen durchgeführt. Die Ergebnisse der 3D-Simulationen konnten anhand von Orthophotos direkt validiert werden. Es zeigte sich, dass die Modellergebnisse sehr gut mit den Ablagerungen unterhalb des Untersuchungsgebiets auf dem Gletscher als auch mit den Geröllansammlungen in den Rinnen und Verflachungen in der Wand übereinstimmen. Den größten Unsicherheitsfaktor für beide Programme stellte die Oberflächenbedeckung durch Schnee und Eis bzw. die Gletscheroberfläche dar. Da sich diese Parameter innerhalb unterschiedlicher Zeitskalen (Stunden bis Jahre) ändern, stellt jede Simulation im Hochgebirge nur eine Momentaufnahme dar. Um einen Überblick zur Steinschlaggefährdung des gesamten Untersuchungsgebiets zu erhalten, hat sich neben der detaillierten Geländekartierung eine 3D-Modellierung als vorteilhaft erwiesen. Zum näheren Verständnis der Steinschlagprozesse in einzelnen Wandbereichen bietet sich die 2D-Simulation an. Deren Ergebnisse können idealerweise für die Planung von Schutzbauten herangezogen werden.

Statements about stability, weathering behaviour and possible rockfalls affecting a real rock massif were made possible by creating a 3D surface/volume model, using as example the “Großer Wehturm” rock massif, using the high-resolution laser scanning process together with rock mechanical 3D model calculations. The emphasis of this paper is the mathematical modelling, particularly the generation of the 3D model from the surface point cloud and the simulation possibilities. The numerical calculations are based on the Discrete Element Method, considering the rock matrix and joint or bedding interfaces. The 3D modelling delivers, in addition to answers to questions about the extent and degree of deformations and movement mechanisms, knowledge relevant to the transfer of the procedure to other locations.
Aussagen zu Standsicherheit, Verwitterungsverhalten und möglichen Felsstürzen an konkreten Felsmassiven wurden mittels der Erstellung und Auswertung eines 3D-Oberflächen-/Volumenmodells am Beispiel des Felsmassivs “Großer Wehturm” unter Nutzung des hochauflösenden Laserscansverfahrens mit kombinierter felsmechanischer 3D-Modellberechnungen durchgeführt. Der Schwerpunkt dieser Veröffentlichung liegt auf der Numerik, insbesondere der 3D-Modellgenerierung aus der Oberflächenpunktwolke und den Simulationsmöglichkeiten. Die numerischen Berechnungen basieren auf der dreidimensionalen Diskreten Elemente Methode unter Berücksichtigung der Gesteinsmatrix und Kluft- bzw. Schichtgrenzen. Die 3D-Modellierung liefert neben Antworten auf Fragen zu Umfang und Ausmaß von Deformationen und Bewegungsmechanismen auch Erfahrungen bzgl. der Übertragung auf andere Standorte.

The steep slope along the river Rhine between the German villages of Lorch and Assmannshausen is called the “Teufelskadrich”. The railway line of German federal railways and the motorway run alongside the river Rhine between the foot of the slope and the riverbank. In July 2008, after heavy rain and thunderstorms, several landslides and small debris flows occurred in the area, closing the railway line for several days. Twelve flexible ring net barriers were designed, manufactured and installed within two months as part of an emergency procedure. These lightweight ring net barriers are quick to install and are suitable for slopes with difficult access. They can also blend in with nature once installed, which was important in the “Teufelskadrich” area as the valley is a popular tourist destination. With the new barriers installed on the slope, mobilised landslide or debris flow material is drained and retained by the filtering effect of the ring net barriers. As an additional measure, some of the deposited debris has been stabilised using a slope stabilisation system, utilising high-tensile chain link mesh and soil nails. Most of the future material is thus already retained in the catchment area, further reducing erosion and limiting mass mobilisation in case of an event.
Im Teufelskadrich, einem zwischen Lorch am Rhein und Assmannshausen gelegenen steilen Abhang des Rheinischen Schiefergebirges, wurde infolge von Hangrutschungen und kleineren Murgängen im Juli 2008 die dortige Hauptbahnverbindung für mehrere Tage unterbrochen. Auslösendes Moment der Massenbewegungen waren Starkniederschlagsereignisse im Zuge eines Gewitters. Im Rahmen einer Sofortmaßnahme wurde innerhalb von zwei Monaten in enger Zusammenarbeit zwischen DB AG, Planer, Produkthersteller und ausführenden Bauunternehmungen ein in Deutschland neuartiges Schutzsystem aus zwölf flexiblen Ringnetzbarrieren realisiert. Diese Systeme eignen sich durch ihre einfache und schnelle Installation im schwer zugänglichen Gelände, ohne dabei das touristisch geprägte Landschaftsbild der “Loreley-Region” des Rheins stark zu beeinträchtigen. Zukünftige Murgangereignisse sollten folglich nicht mehr zu einem Stillstand des Bahnverkehrs und einer Gefährdung von Mensch und Infrastruktur in diesem Gebiet führen.

This paper presents the results of the studies undertaken to assess the geotechnical parameters of the Torino subsoil (Italy). The ground conditions are characterized by a sand and gravel deposit, ranging from medium to highly dense, down to a depth of 8 to 10 m, and cemented soil (in cases a conglomerate), due to calcareous deposition processes, below this depth. The random distribution of cementation in the ground is a key factor in design and construction of underground works. To assess the ground properties as a function of the cementation degree, continuum and discontinuum numerical modelling were used. These were closely linked to the results of the characterization studies carried out so far in the laboratory and in the field (monitored drilling, SPT, large diameter pits, plate loading tests).
In diesem Artikel werden die Ergebnisse mehrerer Untersuchungen der geotechnischen Parameter des Turiner Untergrunds (Italien) vorgestellt. Der Turiner Boden zeichnet sich durch eine mitteldicht- bis dichtgelagerte Sand- und Kiesablagerung aus, die in einer Tiefe von 8 bis 10 m ansteht; darunter liegt zementierter Boden (in einigen Fällen als Konglomerat), der auf Kalkablagerungsprozesse zurückzuführen ist. Die zufällige Verteilung der Bodenzementierung ist einer der wesentlichen Faktoren, die die Bemessung und die Durchführung von unterirdischen Bauvorhaben beeinflusst. Um die Charakteristika des Bodens in Abhängigkeit vom Zementierungsgrad zu untersuchen, wurden kontinuums- und diskontinuumsmechanische numerische Modellierungen durchgeführt. Diese Modelle stehen in direktem Zusammenhang mit den Ergebnissen von Versuchsreihen, die bis dahin im Labor und in situ ausgearbeitet wurden (Bohraufzeichnungen, SPT, großflächige Schürfe, Plattendruckversuche).

The excavation of a 3.6 km long tunnel for the Torino Metro Line 1 South Extension was recently completed by a 7.8 m diameter EPB TBM. A critical section of the tunnel was near Corso Spezia, in the Lingotto area, where the main difficulties were the presence of the water table and the poor ground conditions encountered. Another concern was the effect of the excavation on two five-storey masonry buildings adjacent to the tunnel alignment, which were constructed in 1930 and suffered severe damage during World War II. Continuous monitoring was undertaken during excavation as time dependent settlements occurred. 2D Finite Element modelling was used to simulate the excavation and its effects on the buildings. This paper describes the most significant performance monitoring data, which is compared with the results of modelling.
Kürzlich wurde der Vortrieb eines 3,6 km langen Tunnels für die Süderweiterung der Turiner Metro Linie 1 mittels einer EPB-Tunnelbohrmaschine mit einem Durchmesser von 7,8 m abgeschlossen. Ein kritischer Abschnitt des Tunnels lag nahe dem Corso Spezia, im Lingotto Bereich. Die Hauptschwierigkeiten dort waren die Lage des Grundwasserspiegels und die schlechten angetroffenen Bodenverhältnissen. Eine weitere Sorge galt den Auswirkungen des Tunnelvortriebs auf zwei nahe der Tunneltrasse gelegene, fünfstöckige Mauerwerksgebäude, die in den 1930er Jahren erbaut wurden und bereits im zweiten Weltkrieg erhebliche Schäden erlitten hatten. Während des Vortriebs wurde daher eine kontinuierliche Überwachung der auftretenden zeitabhängigen Setzungen durchgeführt. Eine 2D Finite-Elemente Modellierung diente der Simulation des Vortriebsvorgangs und dessen Auswirkungen auf die Gebäude. Im vorliegenden Beitrag werden die wichtigsten Daten des Monitorings dargestellt und mit den Modellierungsergebnissen verglichen.

The design and construction aspects related to Line 5 of the Milan Underground are presented with attention to the section of the tunnel passing the city Railway Link between Bovisa and Dateo stations. Numerical modelling was used to design the soil improvement systems around the excavation and under the buildings, and also to establish threshold values of the parameters to be monitored. At the same time, a monitoring system was implemented in order to verify the design predictions during construction and to allow, whenever necessary, the adoption of the corrective actions planned during the design stage. Following a brief description of the work, the fundamental design steps are described in conjunction with the problems that had to be solved, the technical solutions proposed and the approach adopted during construction.
In diesem Artikel werden die Planungs- und Ausführungsaspekte der Linie 5 des Mailänder U-Bahnsystems vorgestellt. Besonderes Augenmerk liegt auf dem Abschnitt des Tunnels, der die städtische Bahnverbindung zwischen den Stationen Bovisa und Dateo passiert. Numerische Modellierungen wurden durchgeführt, um die Bodenverbesserungsmaßnahmen rund um die Baugruben und unter den Gebäuden zu planen, und um Grenzwerte für die zu beobachteten Parameter festzulegen. Gleichzeitig wurde ein Monitoringsystem eingeführt, das es ermöglichte, die zuvor gemachten Planungsvorhersagen während der Ausführung zu überprüfen und, wenn nötig, während der Planungsphase entworfene korrigierende Maßnahmen durchzuführen. Nach einer kurzen Beschreibung der Arbeiten werden die grundlegenden Planungsschritte vorgestellt sowie die Probleme, die während dieser Phase gelöst werden mussten. Auch die technischen Lösungen, die vorgeschlagen und während der Bauphase ausgeführt wurden, werden diskutiert.

The new Bologna high-speed railway station extends approximately 640 m underground, with a width of 56 m and a depth of 25 m. The open-cut excavation work to complete the underground station was designed using an innovative structural system, which entails the construction of reinforced concrete diaphragm walls with unusual shape and structural behaviour. Vaults, diaphragm walls with an arched section, were constructed to absorb the thrust actions. Buttresses, T-section diaphragm walls were designed to absorb actions through flexural behaviour transmitted by the vaults.
Der neue Bahnhof für Hochgeschwindigkeitszüge in Bologna erstreckt sich unterirdisch in einer Tiefe von 25 m über eine Länge von knapp 640 m und eine Breite von etwa 56 m. Zur Herstellung der offenen Baugrube für die unterirdische Haltestelle wurde ein innovatives konstruktives System entworfen, für dessen Ausführung bewehrte Schlitzbetonwände mit ungewöhnlichen Formen und konstruktiven Aufgaben erforderlich sind. Gewölbe aus bogenförmig angeordneten Schlitzwänden werden zur Verteilung von Schubkräften verwendet und Stützpfeiler aus T-förmig angeordneten Schlitzwänden sind für die Aufnahme der von den Gewölben übertragenen Biegebeanspruchung vorgesehen.

The construction of contracts T2 and T3 of the new Line C of the Rome Underground is to be carried out under the historical centre of the city, in an area of great archaeological, historical and artistic value. Significant problems derive from the geotechnical characteristics of the soil, from the presence of buried archaeological remains, and more significantly from the necessity of minimising the effects at the surface on the historical and monumental heritage. This paper illustrates the procedures adopted to evaluate the effects of tunnelling on the existing monuments and historical buildings, with particular reference to contract T2. Specifically, the study of the interaction between construction activities and the built environment was carried out following procedures at two increasing levels of complexity: Level 1 - green-field analyses were carried out first, neglecting the stiffness of the existing buildings for a simplified evaluation of potential damage induced by tunnel excavation; Level 2 - FE computations were then carried out in both two- and three-dimensional conditions, accounting for the stiffness of existing buildings and considering possible long-term effects induced by drainage through the tunnel lining where necessary. The paper illustrates the main aspects of the procedure, using the example case study of Palazzo Grazioli.
Die Bauarbeiten an den Losen T2 und T3 der neuen U-Bahnlinie C in Rom erfolgen direkt unter dem historischen Zentrum der Stadt, in einem Bereich von höchstem archäologischem, historischem und künstlerischem Wert. Erhebliche Probleme ergeben sich dabei aus den geotechnischen Eigenschaften des Bodens, aus der Präsenz unterirdischer, archäologischer Überreste und, noch maßgebender, aus der Notwendigkeit, die aus dem Tunnelvortrieb resultierenden Oberflächeneffekte auf historische Gebäude und Baudenkmäler zu minimieren. Der vorliegende Beitrag stellt die im Baulos T2 zur Anwendung gekommenen Verfahren, mithilfe derer die Auswirkungen des Tunnelbaus auf die vorhandenen, historischen Gebäude und Baudenkmäler untersucht wurden, vor. Die Untersuchung der gegenseitigen Beeinflussung von Tunnelvortriebsarbeiten und vorhandener Bebauung wurde mittels der zwei folgenden Verfahren steigender Komplexität durchgeführt: Level 1 - in einem ersten Schritt wurden zunächst so genannte Green-Field-Analysen unter Vernachlässigung der Gebäudesteifigkeit mit dem Ziel der vereinfachten Bewertung möglicher, tunnelbauinduzierter Schadensbilder durchgeführt. Level 2 - in einem zweiten Schritt wurden dann 2D- sowie 3D-FE-Berechnungen durchgeführt, welche die Steifigkeit der vorhandenen Bebauung berücksichtigen und, wo notwendig, eine Untersuchung möglicher Langzeiteffekte, ausgelöst durch eine Entwässerung durch die Tunnelschale, zulassen. Der Beitrag verdeutlicht die Hauptaspekte dieser Verfahren anhand des Fallbeispiels des Palazzo Grazioli.

Since 1839, when the historical railway Naples - Portici was inaugurated, Naples has been characterized by a significant system of urban and suburban railways. The idea of a fully integrated urban rail network dates back to the 1950s, but construction only began in the 1990s. At present, the system includes 54 km of tracks and 69 stations in operation; ten lines with 93 km of track and a further 30 km of new light rail linking 114 stations with 21 interchanges are planned with the completion of the City Transport Plan.
The present paper reports on some geotechnical aspects of the design and construction of Lines 1 and 6, which are presently underway, discussing how the experience gathered during construction of Line 1 influenced some of the design choices for Line 6.
Seit 1839, als die historische Eisenbahnstrecke Neapel - Portici eröffnet wurde, wurde Neapel durch sein umfangreiches Schienennetz im städtischen und vorstädtischen Bereich bekannt. Die Idee eines vollständig integrierten Bahnnetzes geht in die 1950er Jahre zurück, der Bau wurde jedoch erst in den 1990er Jahren aufgenommen. Derzeit umfasst das Netz 54 km Schiene und 69 Stationen; mit Vollendung des städtischen Verkehrsplans sind zehn Linien mit 93 km Schiene sowie weitere 30 km einer neuen Stadtbahn, die 114 Stationen und 21 Knotenpunkte verbindet, geplant.
Dieser Artikel beschreibt einige geotechnische Aspekte hinsichtlich Planung und Ausführung der sich derzeit im Bau befindlichen Linien 1 und 6, wobei erläutert wird, wie die beim Bau der Linie 1 gesammelten Erfahrungswerte einige Planungsentscheidungen der Linie 6 beeinflusst haben.

The Graitery Tunnel is about 2.5 km long and lies on the route of the A16 autobahn through the Jura Mountains. It was originally planned to excavate the tunnel from both portals, but geological problems at the south portal have delayed the drive from that end for years. A new logistic plan was required for inner lining and tunnelling. A mobile bridge construction over 60 m long was used in the tunnel, which made it possible to start the lining works while tunnelling was still underway. Due to newly available geological information, the structural calculations for the south drive and the tunnelling scheme were checked. The latter was thoroughly revised with a change to partial-face excavation in five stages. Although some works will now be completed years later than planned, the tunnel will be handed over to the client for fitting out with not even one and a half years of delay against the original schedule.
Der Tunnel Graitery ist ein rund 2,5 km langer Autobahntunnel der Transjuranne A16. Geplant war, den Tunnel von beiden Portalen her auszubrechen. Geologische Probleme im Bereich des Südportals haben den Gegenvortrieb um Jahre verzögert. Ein neues Logistikkonzept für Innenausbau und Vortrieb war erforderlich. Im Tunnel wurde eine über 60 m lange selbst fahrende Brückenkonstruktion installiert, welche es erlaubte, während des Vortriebs mit dem Innenausbau zu beginnen. Aufgrund neuer geotechnischer Kenntnisse wurden die statischen Berechnungen des Südvortriebs und das Vortriebkonzept überprüft. Letzteres wurde komplett überarbeitet und zu Gunsten eines Teilausbruchs in fünf Etappen geändert. Obwohl einzelne Arbeiten Jahre später als geplant fertig gestellt wurden, wird der Tunnel mit nicht einmal eineinhalb Jahren Verzögerung gegenüber dem ursprünglichen Bauprogramm dem Bauherrn für die Ausrüstungsarbeiten übergeben.

The Visp bypass is an important link on the Swiss national road A9 from Lausanne to Brig-Glis in the Canton of Valais, which is being improved to provide continuous dual carriageway. About 7 km of the alignment of this 8.8 km long section of the A9 will run through tunnels, with the core structures being the 4.2 km Eyholz Tunnel and the 3.2 km Visp Tunnel. Altogether five underground junction structures have to be constructed for the Visp bypass, of which three will be newly excavated and two are enlargements of the existing Vispertal Tunnel. The following report only deals with the Eyholz Tunnel, which has already been largely excavated. Construction of the main contract of the Visp Tunnel is planned to start in 2012.
Die Umfahrung Visp stellt ein wichtiges Teilstück der zukünftig von Lausanne bis Brig-Glis durchgehenden richtungsgetrennten Nationalstraße A9 im Kanton Wallis dar. Die Linienführung des rund 8,8 km langen Teilstücks der A9 verläuft zu rund 7 km in Tunnelbauwerken. Kernstücke sind der 4,2 km lange Tunnel Eyholz und der 3,2 km lange Tunnel Visp. Insgesamt sind für die Umfahrung Visp fünf unterirdische Verzweigungsbauwerke zu erstellen, von denen drei komplett neu auszubrechen sind und zwei aus einer Ausweitung des bestehenden Vispertaltunnels hervorgehen. Die nachfolgenden Erläuterungen beschränken sich auf den Tunnel Eyholz, der bereits zu einem großen Teil ausgebrochen ist. Der Baubeginn des Hauptloses des Tunnels Visp ist für 2012 geplant.