TY - THES

T1 - Sensortechnologien für online- Analysen von Tunnelausbruchmaterial

AU - Erdkönig, Mathias

N1 - nicht gesperrt

PY - 2023

Y1 - 2023

N2 - Die vorliegende Diplomarbeit beschreibt die Implementierung von sensorgestützter Merkmalanalyse, in Form der online- Analyse, zur Charakterisierung von Tunnelausbruchmaterial. Durch die immer stärker werdenden Klimaproteste und Maßnahmen zur CO2- Reduktion, besteht die Motivation zur Findung von neuen Ansätzen, damit die Bauindustrie in Zukunft allen ökologischen Zielen entspricht. Zudem kommt es durch die Vernetzung der Gesellschaft zur Errichtung von Infrastrukturprojekten, welche stetig an Größe zunehmen. Vor allem bei Tunnelbauprojekten kommt es mit dem Bau von Basistunneln, zu einer großen Menge an Tunnelausbruchmaterial, welches zurzeit oftmals deponiert wird. Die Deponierung ist weder Ziel der angestrebten Kreislaufwirtschaft noch in der Genehmigungsphase erforderlichen Umweltverträglichkeitsprüfung. Mit dieser Arbeit wird ein Ansatz zur Wiederverwertung dieses Stoffstromes behandelt. Die online- Analyse charakterisiert den anfallenden Stoffstrom direkt am Förderband, durch die Emission von elektromagnetischen Wellen unterschiedlicher Wellenlänge. Durch das unterschiedliche Reflexions- oder Absorptionsverhalten der Geomaterialien, werden die Materialparameter aus den detektierten Strahlungen abgeleitet. Durch eine ausführliche Recherche über Sensortechnologien und Möglichkeiten zur Detektion von Gesteinseigenschaften in Verbindung von Anforderungen an möglichen Endprodukten wird die Umsetzung einer online- Analyseanlage auf einer Tunnelbaustelle geprüft. Anhand der unterschiedlichen Anwendungsmöglichkeiten sowie der Vor- und Nachteile wird die Eignung jeder Sensortechnologie geprüft. Anschließend wird aus der resultierenden Sensorkombination eine Prototyp- Anlage, sowohl für zyklische als auch für kontinuierliche Tunnelvortriebe, zusammengestellt. Eine online- Analyseanlage bringt zusätzliche Anforderungen an das Projektmanagement eines Tunnelprojektes. Dafür wird ein Prozess erstellt, welcher die Implementierung einer online- Analyseanlage in den derzeitigen Tunnelbauprozess berücksichtigt, um in Zukunft vielversprechende Ergebnisse zu erhalten. In weiterer Folge sind Ansätze zur Digitalisierung einer Tunnelbaustelle genannt. Diese wird durch die Kombination der Daten aus dem Vortrieb und der online- Analyse aufgebaut. Abschließend sind die Vorteile der Integration einer online- Analyseanlage auf einer Tunnelbaustelle erläutert.

AB - Die vorliegende Diplomarbeit beschreibt die Implementierung von sensorgestützter Merkmalanalyse, in Form der online- Analyse, zur Charakterisierung von Tunnelausbruchmaterial. Durch die immer stärker werdenden Klimaproteste und Maßnahmen zur CO2- Reduktion, besteht die Motivation zur Findung von neuen Ansätzen, damit die Bauindustrie in Zukunft allen ökologischen Zielen entspricht. Zudem kommt es durch die Vernetzung der Gesellschaft zur Errichtung von Infrastrukturprojekten, welche stetig an Größe zunehmen. Vor allem bei Tunnelbauprojekten kommt es mit dem Bau von Basistunneln, zu einer großen Menge an Tunnelausbruchmaterial, welches zurzeit oftmals deponiert wird. Die Deponierung ist weder Ziel der angestrebten Kreislaufwirtschaft noch in der Genehmigungsphase erforderlichen Umweltverträglichkeitsprüfung. Mit dieser Arbeit wird ein Ansatz zur Wiederverwertung dieses Stoffstromes behandelt. Die online- Analyse charakterisiert den anfallenden Stoffstrom direkt am Förderband, durch die Emission von elektromagnetischen Wellen unterschiedlicher Wellenlänge. Durch das unterschiedliche Reflexions- oder Absorptionsverhalten der Geomaterialien, werden die Materialparameter aus den detektierten Strahlungen abgeleitet. Durch eine ausführliche Recherche über Sensortechnologien und Möglichkeiten zur Detektion von Gesteinseigenschaften in Verbindung von Anforderungen an möglichen Endprodukten wird die Umsetzung einer online- Analyseanlage auf einer Tunnelbaustelle geprüft. Anhand der unterschiedlichen Anwendungsmöglichkeiten sowie der Vor- und Nachteile wird die Eignung jeder Sensortechnologie geprüft. Anschließend wird aus der resultierenden Sensorkombination eine Prototyp- Anlage, sowohl für zyklische als auch für kontinuierliche Tunnelvortriebe, zusammengestellt. Eine online- Analyseanlage bringt zusätzliche Anforderungen an das Projektmanagement eines Tunnelprojektes. Dafür wird ein Prozess erstellt, welcher die Implementierung einer online- Analyseanlage in den derzeitigen Tunnelbauprozess berücksichtigt, um in Zukunft vielversprechende Ergebnisse zu erhalten. In weiterer Folge sind Ansätze zur Digitalisierung einer Tunnelbaustelle genannt. Diese wird durch die Kombination der Daten aus dem Vortrieb und der online- Analyse aufgebaut. Abschließend sind die Vorteile der Integration einer online- Analyseanlage auf einer Tunnelbaustelle erläutert.

KW - online-analysis

KW - tunnel excavation material

KW - recycling

KW - material parameters

KW - sensor technologies

KW - prototype plant

KW - application classes

KW - circular economy

KW - secondary raw materials

KW - landfilling

KW - online-Analyse

KW - Tunnelausbruchmaterial

KW - Wiederverwertung

KW - Materialparameter

KW - Sensortechnologien

KW - Prototyp-Anlage

KW - Anwendungsklassen

KW - Kreislaufwirtschaft

KW - sekundäre Rohstoffe

KW - Deponierung

U2 - 10.34901/mul.pub.2024.016

DO - 10.34901/mul.pub.2024.016

M3 - Masterarbeit

ER -