Möglichkeiten der Prognose von Oberflächensetzungen beim Tunnelvortrieb im Lockergestein - Teil 1: Empirisches Prognoseverfahren

Der Bau von Tunneln im Lockergestein führt immer zu Spannungsumlagerungen und Verformungen im umliegenden Gebirge. Daher ist bei der Planung von oberflächennahen Tunneln in setzungsempfindlicher Umgebung die Prognose von Setzungen über dem Tunnel von ganz besonderer Bedeutung. Die Bestimmung derartiger Verformungen kann durch die Auswertung vorangegangener Tunnelbauprojekte - der empirischen Prognose - oder aber durch numerische Berechnungen erfolgen. Mit dem hier vorliegenden Teil 1 der Veröffentlichung wird ein empirisches Prognoseverfahren vorgestellt, mit dem sich die Setzungen beim Tunnelvortrieb einfach bestimmen lassen. Hierzu wurden insgesamt über 350 Messquerschnitte aus aktuellen Baumaßnahmen im Spritzbeton- und Schildvortrieb ausgewertet. Es wurde unter anderem der Einfluss der Vortriebsart, der Baugrundeigenschaften, der Tunneltiefe und der Querschnittsgröße auf die Größe der Setzungsmulde beschrieben. Aufgrund der Vielzahl vergleichbarer Messungen konnte der Größe der Setzungsmulde eine Auftretenswahrscheinlichkeit zugeordnet werden. Im Teil 2 der Veröffentlichung wird auf numerische Berechnungen mit der FE-Methode eingegangen. Es werden Aussagen über die Eignung verschiedener Stoffmodelle getroffen und Verfahren zur Setzungsberechnung beschrieben, wobei zwischen 2D-, 3D- und 4D-FE-Berechnungen unterschieden wird. Schließlich werden die Anwendungsmöglichkeiten und -grenzen von numerischen Verfahren im Vergleich mit dem empirischen Verfahren diskutiert.

Possibilities to predict the surface settlement during tunnelling in soil - Part 1: empirical erediction method.
Tunneling in soft ground always leads to stress rearrangements and deformations in the surrounding soil. Therefore, while planning shallow tunnels in areas sensitive to settlements, the prediction of the extent of ground subsidence is of prime importance. The deformations can be detected by the evaluation of measurement data available from previous tunnel project sites - the empirical prediction - or by numerical calculations. In part 1 of the following publication, the empirical prediction method of Fillibeck is introduced. For deriving this empirical method, more than 400 measuring sections from actual shotcrete and shield tunnel projects were analyzed. Among others, the influence of the excavation method, geological situation, tunnel depth and tunnel diameter on the settlement trough was described. Because of the large number of comparable measurements, it was possible to describe the size of the settlement trough in relation to the occurrence probability. The second part of the publication deals with numerical Finite Element Methods. For the calculation of settlement troughs, the suitability of different material models is analyzed and different calculation methods are described, distinguishing between 2D, 3D and 4D calculations. Finally, in comparison to the empirical method, the application spectrum and the limitations of numerical methods are discussed.