Coupling process controlling data and numerical simulation in mechanised tunnelling

Heutzutage sind sowohl das Prozessdatenmanagement als auch die numerische Analyse für die Entscheidungsfindung bei einem Tunnelprojekt von der frühen Entwurfsphase bis zur Bauphase erforderlich. Die herkömmliche Simulationsmodellierung ist weitgehend von der Tunnelplanung und den Berichten abhängig, die aufgrund manueller Eingriffe fehleranfällig sind. In diesem Artikel wird eine Anwendung des digitalen Workflows vorgestellt, mit dem automatisiert erfasste Projektdaten von Tunnelprojekten effizient in numerische Simulationen übertragen werden können. Der Anwendungsworkflow wird in einer webbasierten Umgebung entwickelt und ausgeführt. Die Projektdaten des Victory‐Boogie‐Woogie‐Tunnels werden von der PROCON‐Prozesscontrollingsoftware über Web‐Services abgerufen, um numerische Simulationsmodelle für die Setzungsvorhersage an verschiedenen Tunnelabschnitten zu generieren. Die simulierten Ergebnisse werden anhand von gemessenen Setzungen im Projekt validiert. Mit Hilfe des Simulationsmodells werden dann verschiedene Szenarien der Steuerungsparameter untersucht, die den Ingenieurinnen und Ingenieuren vor Ort als Assistenzsystem für den Vortrieb der TBM dienen können. Die Arbeiten wurden im Rahmen des Transferprojekts T2 des Sonderforschungsbereichs „Interaktionsmodelle für den maschinellen Tunnelbau“ (SFB 837) durchgeführt, das darauf abzielt, die Ergebnisse der Grundlagenforschung mit dem Ziel der Implementierung eines digitalen Zwillings unter Praxisbedingungen im Tunnelbau anzuwenden.

Nowadays, both process data management and numerical analysis are necessary for decision‐making in a tunnel project from its early design stage to the construction phase. Traditional generation of simulation models largely depends on tunnel design and reports, which are error prone due to the involvement of manual intervention. This article presents the application of a digital workflow to efficiently transfer automatically acquired data from tunnel projects to computational simulations. The application workflow is developed and executed through a web‐based environment. Project data from the Victory Boogie Woogie tunnel is retrieved from the process controlling software PROCON via web services to generate numerical simulations for settlement predictions at different tunnel sections. The simulated results are validated using real measured settlements in the project to prove the quality of the simulation model. Different scenarios of applying operational steering parameters are then investigated, utilising the simulation model, which can be used to support the on‐site engineers as an assistance system to drive the tunnel boring machines. The work has been carried out within the framework of the transfer project T2 of the Collaborative Research Center “Interaction Modeling in Mechanized Tunneling” (SFB 837), which aims to implement and test a digital twin for process control under practical conditions in the tunnelling industry.