TY - THES

T1 - Das Verklebungspotential von Gesteinen im Tunnelbau

AU - Schmidt, Hans

N1 - gesperrt bis null

PY - 2016

Y1 - 2016

N2 - Ziel dieser Masterarbeit war es, eine einfache Untersuchungsmethode zur Bestimmung des Verklebungspotentials von Gesteinen im Tunnelbau zu entwickeln. Diese Methode sollte ohne aufwendige Laboruntersuchung auskommen und somit eine Bestimmung des Verklebungspotentials direkt auf der Baustelle ermöglichen. Erster Ansatz dafür war der sogenannte Rührversuch. Dabei wird ein Standard-Mörtelrührquirl drehend in die vorbereitete und gleichmäßig verdichtete Probe eingebracht und die Masse des anhaftenden Bodens am Rührquirl ins Verhältnis zur Gesamtmasse des verwendeten Bodens gesetzt. Das Ergebnis der Rührmethode stellt der Verklebungsindex Iv in Prozent dar. Vor Beginn der Testreihe wurden verschiedene Geometrien und Drehzahlen des Rührers hinsichtlich der hervorgerufenen Anhaftungen getestet. Die endgültige Testreihe wurde mit 11 Proben unterschiedlichen Verklebungspotentials nach Thewes durchgeführt. Dabei wurde jede Abstufung des Verklebungspotentials mindestens einmal beprobt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Rührmethode grundsätzlich gut mit dem Verklebungspotential nach Thewes korreliert. Eine Ausnahme dabei bilden Proben mit breiiger Konsistenz, mit einem erhöhten Verklebungsindex von 3,5 % bis 4,0 %. Vermindert man den Verklebungsindex dieser Proben um den erhöhten Wert kann festgehalten werden, dass ein Verklebungsindex ab ca. 14 % auf hohes Verklebungspotential schließen lässt. Mittleres Verklebungspotential ist gegeben wenn der Verklebungsindex ungefähr zwischen 11 % und 13 % liegt. Ein Verklebungsindex unter ca. 10 % weist auf geringes Verklebungspotential hin. Parallel zur Ermittlung des Verklebungsindex wurde bei jeder Probe der Wassergehalt bestimmt. Breiige Konsistenz trat ab einem Wassergehalt von ca. 32 % auf. Einen weiteren Ansatz stellte der Flügelsondenversuch dar. Dabei wird mittels Laborflügelsonde und einem geeigneten Probengefäß (z.B. Aluminiumrohr) ein Scherversuch durchgeführt, der den Scherwiderstand zwischen Boden und Metalloberfläche bestimmt. Die Winkelgeschwindigkeit der Flügelsonde ist konstant und das aufnehmbare Drehmoment wird gemessen. Erste Testversuche wurden mit einer Winkelgeschwindigkeit von 6°/min durchgeführt. Diese Testversuche zeigten, dass die gleichmäßige Einbringung der Probe in das Probengefäß der entscheidende Faktor für den Erfolg des Versuchs sein wird. Insbesondere müssen die zusätzlichen Horizontalspannungen beim Einbringen berücksichtigt werden. In dieser Masterarbeit sind Ergebnisse von nur zwei Testversuchen des Flügelsondenversuchs und die daraus folgenden ersten Erkenntnisse dargestellt, da eine komplette Testreihe den Rahmen dieser Arbeit übersteigen würde.

AB - Ziel dieser Masterarbeit war es, eine einfache Untersuchungsmethode zur Bestimmung des Verklebungspotentials von Gesteinen im Tunnelbau zu entwickeln. Diese Methode sollte ohne aufwendige Laboruntersuchung auskommen und somit eine Bestimmung des Verklebungspotentials direkt auf der Baustelle ermöglichen. Erster Ansatz dafür war der sogenannte Rührversuch. Dabei wird ein Standard-Mörtelrührquirl drehend in die vorbereitete und gleichmäßig verdichtete Probe eingebracht und die Masse des anhaftenden Bodens am Rührquirl ins Verhältnis zur Gesamtmasse des verwendeten Bodens gesetzt. Das Ergebnis der Rührmethode stellt der Verklebungsindex Iv in Prozent dar. Vor Beginn der Testreihe wurden verschiedene Geometrien und Drehzahlen des Rührers hinsichtlich der hervorgerufenen Anhaftungen getestet. Die endgültige Testreihe wurde mit 11 Proben unterschiedlichen Verklebungspotentials nach Thewes durchgeführt. Dabei wurde jede Abstufung des Verklebungspotentials mindestens einmal beprobt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Rührmethode grundsätzlich gut mit dem Verklebungspotential nach Thewes korreliert. Eine Ausnahme dabei bilden Proben mit breiiger Konsistenz, mit einem erhöhten Verklebungsindex von 3,5 % bis 4,0 %. Vermindert man den Verklebungsindex dieser Proben um den erhöhten Wert kann festgehalten werden, dass ein Verklebungsindex ab ca. 14 % auf hohes Verklebungspotential schließen lässt. Mittleres Verklebungspotential ist gegeben wenn der Verklebungsindex ungefähr zwischen 11 % und 13 % liegt. Ein Verklebungsindex unter ca. 10 % weist auf geringes Verklebungspotential hin. Parallel zur Ermittlung des Verklebungsindex wurde bei jeder Probe der Wassergehalt bestimmt. Breiige Konsistenz trat ab einem Wassergehalt von ca. 32 % auf. Einen weiteren Ansatz stellte der Flügelsondenversuch dar. Dabei wird mittels Laborflügelsonde und einem geeigneten Probengefäß (z.B. Aluminiumrohr) ein Scherversuch durchgeführt, der den Scherwiderstand zwischen Boden und Metalloberfläche bestimmt. Die Winkelgeschwindigkeit der Flügelsonde ist konstant und das aufnehmbare Drehmoment wird gemessen. Erste Testversuche wurden mit einer Winkelgeschwindigkeit von 6°/min durchgeführt. Diese Testversuche zeigten, dass die gleichmäßige Einbringung der Probe in das Probengefäß der entscheidende Faktor für den Erfolg des Versuchs sein wird. Insbesondere müssen die zusätzlichen Horizontalspannungen beim Einbringen berücksichtigt werden. In dieser Masterarbeit sind Ergebnisse von nur zwei Testversuchen des Flügelsondenversuchs und die daraus folgenden ersten Erkenntnisse dargestellt, da eine komplette Testreihe den Rahmen dieser Arbeit übersteigen würde.

KW - Verklebungspotential

KW - Tunnelbau

KW - Siebtrommelversuch

KW - adhesion potential

KW - tunneling

M3 - Masterarbeit

ER -