Interaction between deep tunnel drives and an existing tunnel in fault zones - Modelling against reality / Wechselwirkungen zwischen tiefliegendem Tunnelvortrieb und bestehendem Tunnel im Bereich von Störzonen - Modellierung versus Realität

The influence of a tunnel drive on an existing tunnel is primarily the result of the tunnel geometries, the relative location of the two tunnels, the geological-geomechanical conditions and the associated primary stress state. During construction of the Brenner Base Tunnel, there are constructionally relevant interactions in some places between the running tunnels and the exploratory tunnel (EKS) running centrally and 12 m deeper. The rock mass stress as a result of driving the running tunnels here leads to deformations of the previously driven exploratory tunnel. Due to the high loading on the outer linings of deep tunnels and the high stiffness of the already hardened shotcrete support, slight deformation can cause local cracking in the support layer. This article compares the observed deformations in a fault zone intersecting at a flat angle with numerical simulations, which enables investigation of the geomechanical problems. Comparison of the calculation results with the real deformation behaviour permits the validation of the numerical simulations and the reliability and limits of such analyses.
Der Einfluss eines Tunnelvortriebs auf bestehende Tunnel ergibt sich hauptsächlich in Abhängigkeit der Tunnelgeometrien, der Lage beider Bauwerke zueinander, der geologisch-geomechanischen Bedingungen sowie zufolge des Primärspannungszustands. Beim Bau des Brenner Basistunnels ergeben sich in ungünstigen Geologien bereichsweise bautechnisch relevante Wechselwirkungen zwischen den Hauptröhren und dem mittig um 12 m tiefer verlaufenden Erkundungstollen (EKS). Die Gebirgsentspannung zufolge der Vortriebe der Hauptröhren führt hierbei zu Deformationen des vorauseilend aufgefahrenen EKS. Aufgrund der hohen Auslastungen der Außenschalen bei tiefliegenden Tunnelbauwerken und der hohen Steifigkeiten der bereits ausgehärteten Spritzbetonschalen ergeben sich aus geringen Deformationen lokale Rissbildungen in der Außenschale. Dieser Beitrag vergleicht die beobachteten Verformungen in einem Abschnitt in einer flach schneidenden Störzone mit numerischen Simulationen. Dadurch kann die geomechanische Problemstellung untersucht werden. Der Vergleich der Berechnungsergebnisse mit dem realen Verschiebungsverhalten erlaubt die Validierung der numerischen Simulation und die Aussagekraft und Grenzen solcher Analysen.