Failure of support measures – analysis based on 3 examples

Versagensszenarien mit Verbrüchen treten meist aufgrund von unerwarteten Störungen an der Ortsbrust auf, weil die Ausbruchsicherung nicht dafür ausgelegt war oder unterschätzt wurde. Ein Versagen der Ausbruchsicherung hinter der Ortsbrust tritt seltener auf und kann verschiedenartige Ursachen haben. An drei Beispielen wird gezeigt, welche Mechanismen der Spannungsumlagerung zum Versagen der Ausbruchsicherung führen können. Am Beispiel Arlberg Straßentunnel zeigte das Versagen beim Strossenausbruch, dass sich die Bruchvorgänge infolge des Strossenausbruches steigern und durch die Ausbildung von großflächigen Bruchflächen ein Versagen der Ausbruchsicherung auslösen können. Die Umlagerung der hohen Gebirgsspannungen in tiefere Bereiche verhinderte ein Verstürzen des Hohlraumes entsprechend der von Kastner sogenannten Schutzzone. Am Beispiel Landrückentunnel zeigte sich, dass der Ausbruch der Strosse bei einem Kalottensohlgewölbe mit einem Abstand zum Sohlschluss von nur 6m ein Totalversagen der Ausbruchsicherung auslöste. Am Beispiel der Kaverne der Überleitstelle am Channel Tunnel wird gezeigt, welche Einflüsse, wie Umlagerung des Porenwasserdruckes und die Längstragwirkung der Ausbruchsicherung zur Überlastung der Ausbruchsicherung führte.

Failure scenarios involving tunnel collapse usually occur due to unexpected faults at the face because the support was not designed for this or was underestimated. Failure of the support behind the working face occurs less frequently and can have various causes. Three examples are used to show which stress redistribution mechanisms can lead to failure of the rock support. Using the example of the Arlberg road tunnel, the failure during bench excavation showed that fracture processes exaggerate and due to developing of extended fracture planes trigger a failure of the support. The transfer of high rock stresses to deeper areas prevented the collapse of the cavity in accordance with what Kastner called the protection zone. The example of the Landrückentunnel showed that the excavation of the bench including a heading invert arch with a distance of just 6 m to the ring closure can trigger a total failure of the tunnel. The example of the cavern of the crossover at the Channel Tunnel showed which influences, such as redistribution of the pore water pressure and the longitudinal load‐bearing effect of the support, can result in an overloading of the shotcrete structure.