Punch Penetration Tests – Input Parameter for TBM Performance Prediction

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Autoren

Abstract

Die Leistungsprognose für Tunnelbohrmaschinen (TBM) ist ein entscheidendes Thema für die Bauindustrie, weil es einer der Schlüsselfaktoren zur Abschätzung der Bauzeit ist. Heute werden für diese Vorhersagemodelle die Einachsiale Druckfestigkeit (UCS) und die Spaltzugfestigkeit (BTS) als Haupteingangsparameter verwendet. Diese Diplomarbeit untersucht einen alternativen Test, den Punch Penetration Test (PPT) auf seine mögliche Anwendbarkeit für die Leistungsvorhersage. Der PPT wird von der richtigen Probenvorbereitung über die Versuchsdurchführung, über die Analyse charakteristischer Punkte, über die Möglichkeit bereits bestehende Leistungsvorhersagemodelle zu verbessern bis hin zur Versagensanalyse und Schadensbeurteilung beleuchtet. Die Ergebnisse der durchgeführten PPT wurden mit Linearschneidversuchen (LCM), UCS und BTS Versuchen verglichen. Als Basis für die Verbesserung und die Integration der Ergebnisse in ein Vorhersagemodell wurde das Colorado Schoool of Mines (CSM) Modell verwendet. Die Untersuchungen fanden an 6 ostalpinen Lithologien statt: Augengneiss, Kalkglimmerschiefer, Granitgneiss, Brixner Granit, Imberg Sandstein und Schiefergneis. Diese Lithologien decken ein weites Spektrum verschiedener Gesteinsarten ab. Die Eigenschaften reichen von niedrigen bis hohe Festigkeiten und von spröde bis zäh. Vor allem die Tatsache, dass der PPT in der Versuchsdurchführung nicht nur Festigkeiten, sondern auch die Sprödigkeit betrachtet, macht diesen Versuch zu einem guten Werkzeug um die Vortriebsleistung von Tunnelbohrmaschinen vorherzusagen. Zusätzlich wurde eine umfangreiche Schadensanalyse durchgeführt. Diese hat gezeigt, dass der PPT besser für die Beschreibung von Gesteinsschneidprozessen geeignet ist, als der UCS und BTS Versuch. Dies liegt vor allem an der Versagensart während eines PPT, die dem Versagen von Gestein beim Tunnel- und Bergbau sehr ähnlich ist. Weiters wurden Probekörper mit Dehnmessstreifen ausgerüstet, um die Spannungsausbreitung im Bohrkern während der Versuchsdurchführung zu untersuchen. Die Ergebnisse dieser Studie beleuchten die Möglichkeiten, die der PPT für zukünftige Tunnelprojekte bieten kann, wenn er konsequent eingesetzt wird. Aber auch die Nachteile, die die Probenvorbereitung, die Geräteausstattung und die Versuchsausrüstung in ihrer gegenwärtigen Form mit sich bringen, werden besprochen.

Details

Titel in ÜbersetzungPunch Penetration Tests - Eingabeparameter für die Leistungsprognose von Tunnelbohrmaschinen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung22 März 2013
StatusVeröffentlicht - 2013