Optimierung des mechanischen Felsausbruches für die Sanierung von bestehenden ausgemauerten Tunneln unter Verwendung einer TEM (PDF)

Inhaltsangabe:Einleitung :
Seit Mitte des 19. Jahrhunderts sind in Deutschland sowie in anderen europäischen Ländern Eisenbahntunnel in Betrieb. Diese Tunnel, meist in der Gründerzeit des Schienenverkehrs entstanden, entsprechen in ihren Querschnitten häufig nicht mehr den Anforderungen an den heutigen Bahnbetrieb. Um den gestiegenen Sicherheitsanforderungen und den Geschwindigkeitserhöhungen gerecht werden zu können, müssen Querschnittsprofile alter bestehender Tunnel aufgeweitet werden. Herausfordernd dabei ist, die Sanierungsarbeiten möglichst unter laufendem Betrieb durchführen zu lassen. Innovative Ideen sind hierbei gefragt.
Zur Zeit sind sogenannte Tunnel-Erweiterungsmaschinen (TEM) im Einsatz. Diese Maschinen erlauben das Ausbrechen des Gesteines, während in einer Tunneleinhausung der Zugverkehr weiterhin rollt. Gleichzeitiges Arbeiten am Querschnitt sowie das Aufrechterhalten des Bahnverkehrs ist dabei möglich. Das Aufweiten des Felsens erfolgte bislang im geschützten Bereich mit Hilfe von Sprengungen.
In diesem Zusammenhang soll eine Weiterentwicklung stattfinden. Zukünftig ist geplant eine Tunnel-Erweiterungsmaschine zu entwickeln, die vollkommen auf den Ausbruch mittels Sprengvortrieb verzichtet. Stattdessen soll ein mechanisches Ausbruchverfahren mit Hilfe von Meißeln durchgeführt werden. Um diese komplexe Aufgabe der Weiterentwicklung einer TEM mit mechanischem Ausbruchverfahren zu verwirklichen, ist eine Vielzahl von Voruntersuchungen hinsichtlich Meißelform, Bohrabstand und Bohrwinkel notwendig. Diese Parameter sind hierbei möglichst so zu optimieren, dass bei zukünftigen Tunnelsanierungen wirtschaftlich gearbeitet werden kann. In dieser Masterthesis sollen nun die Voruntersuchungen zunächst mit Hilfe eines FEM Modells simuliert werden, um den Versagensmechanismus des Gebirges hinsichtlich oben genannter Parameter bestimmen zu können. Weiterführend werden auch in situ Versuche durchgeführt, um die Ergebnisse der FEM Berechnung zu bestätigen oder Differenzen zwischen Theorie und Praxis erklärbar machen zu können.
Zur Einführung in die Thematik der Tunnelsanierung wird in dieser Ausarbeitung zunächst einmal ein Überblick über die zahlreichen Bauweisen, die beim Bau älterer Tunnel zum Einsatz kamen, gegeben. Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis:
1Vorwort7
2Einführung8
3Klassische Bauweisen9
3.1Allgemeines9
3.2Vollausbruch10
3.3Teilausbruch11
3.3.1Die Deutsche oder Kernbauweise11
3.3.2Die Englische Bauweise13
3.3.3Die [...]