Bachelorarbeit (abgeschlossen)

Natascha Kallerhoff

Experimentelle Untersuchungen zur Interaktion von quellfähigem Tongestein und verformbarem Tunnelausbau

Beim Tunnelbau traten wiederholt Problematiken auf, wenn der Tunnelvortrieb in quellfähigen Gesteinen erfolgte. Das Quellen des umliegenden Gesteins äußert sich in Bezug auf den Tunnelausbau in Form von Sohlhebungen, Quelldrücken oder Anheben gesamter Tunnelabschnitte. Infolgedessen sind die Gebrauchstauglichkeit und die Tragfähigkeit des Bauwerks oftmals nicht mehr sichergestellt. Da es schwierig ist das Quellverhalten vorherzusagen und bislang nur wenig Wissen über den Umgang mit Quelldrücken hinsichtlich des maschinellen Tunnelbaus vorliegt, besteht bei unterirdischen Bauwerken in quellfähigen Gesteinen ein erhöhtes Schadenspotential. Im Sanierungstunnel Belchen in der Schweiz wurde daher in den Bereichen des quellfähigen Opalinustons eine zusätzliche Bewehrungseinlage, als Widerstand gegen den Quelldruck, in das Tunnellining eingelegt. Um diese unwirtschaftliche Maßnahme zu umgehen, ist in quellfähigen Gesteinen bislang bevorzugt die Anwendung des bergmännischen Vortriebs erfolgt, da der hierbei verwendete Spritzbeton bis zur Trocknung Verformungen zulässt und somit den Quelldruck reduzieren kann. Durch ein neues verformbares Tunnelausbausystem soll eine Übertragung des Ausweichprinzips auf den maschinellen Tunnelvortrieb erfolgen. Dieses System setzt sich zusammen aus dem Tübbing (Außenschale des Tunnelausbaus), einer nachgiebigen Stauchschicht und einem komprimierbarem Ringspaltmörtel, der an das quellfähige Gestein angrenzt.

Im Rahmen dieser Arbeit wird die Interaktion zwischen dem komprimierbaren Ringspaltmörtel und dem quellfähigem Opalinuston genauer untersucht. Dazu werden Quelldruckversuche mit unterschiedlichen Randbedingungen durchgeführt, um Aufschlüsse darüber zu erhalten, inwieweit durch den kompressiblen Ringspaltmörtel der Quelldruck, der auf den Tunnelausbau einwirkt, reduziert werden kann.