Auswirkungen der geometrischen Lage der Tunnel auf die Gebirgsplastifizierung und die Spritzbetonschale beim Brenner Basistunnel

Der Brenner Basistunnel wird mit einer Gesamtlänge von 64 km die weltlängste unterirdische Eisenbahnverbindung. Etwa 11 m unterhalb der beiden Tunnelröhren wird vorauseilend abschnittsweise ein Erkundungsstollen gebaut, um das Gebirge zu erforschen. Die geometrische Lage des Erkundungsstollens variiert in Bezug auf die beiden Haupttunnel im Nahebereich von Innsbruck und Franzensfeste. Diese horizontale Verschiebung und damit eine mögliche Gebirgsplastifizierung ist Gegenstand der Untersuchung. Ziel dieser Untersuchungen war es, die Auswirkungen der veränderten Einwirkungen aufgrund unterschiedlicher geometrischer Lagen der Tunnel auf die Dicke der Spritzbetonschale zu erforschen. Dabei wurden umfangreiche FE-Simulationen durchgeführt und erstmalig in einer großen Serie In-situ die mechanischen und geometrischen Kennwerte der Spritzbetonaußenschale ermittelt. Durch eine statistische Auswertung konnte auf Grundlage einer probabilistischen Betrachtung die notwendige Dicke der Spritzbetonschale verifiziert werden. Dabei wurde erkundet, ob die Spritzbetondicke des Erkundungsstollens auch für eine außermittige Lage (bis unterhalb der Haupttunnel) bzw. bei einem zusätzlichen mittig verlaufenden Stollen ausreicht.

Effects of the geometric position of the Brenner Base Tunnel on rock mass plastification and the tunnel's shotcrete shell
The Brenner Base Tunnel will be, at 64 kilometres, the longest underground railway connection in the world. A preliminary exploratory tunnel is being excavated in segments about 11 metres under the two main tunnels in order to prospect the rock mass. The geometric position of the exploratory tunnel varies, with respect to the main tunnels, near Innsbruck and Fortezza. This horizontal displacement and the possible plastification of the rock mass are the focus of this study. The aim of the analyses was to evaluate the impact of the various geometric positions of the tunnel on the thickness of the shotcrete shell. Exhaustive finite element simulations were carried out and the mechanical and geometric data of the shotcrete shell were determined for the first time by a large series of tests in situ. A statistic analysis verified the required thickness of the shotcrete shell on the basis of probabilistic observations. The study also examined whether the thickness of the shotcrete used on the exploratory tunnel would also be sufficient if the tunnel were in an off-center position (including underneath the main tunnels) or for an additional tunnel running down the center axis.