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Penetrationstests fuer Tunnelbohrmaschinen und deren Anwendung in der Praxis / Penetration tests for TBMs and their practical application

Zur Charakterisierung der Leistung von Tunnelbohrmaschinen (TBM) verwendet man haeufig einen Penetrationstest, bei dem eine Penetrations-Kraft-Kurve aufzeichnet wird. Anhand dieser Kurve gelingt es, die Vortriebsleistung einer TBM bei den gegebenen Gebirgseigenschaften zu prognostizieren. Es wird eine Methode vorgestellt, bei welcher der Penetrationstest einfacher und schneller mit in der TBM integrierten Funktionen durchfuehrbar ist. Die beschriebene Methode nutzt ein langsames Anfahren und Abbremsen der TBM zur Simulation eines kontinuierlichen Vortriebs bei Anfahr- und Abbremsvorgaengen und der dabei aufgezeichneten Betriebsdaten fuer die Aufzeichnung einer Penetrations-Kraft-Kurve. Fruehe Penetrationstests mit Nutzung der Betriebsdaten einer TBM beschreibt Bruland anhand von Tunnelbauprojekten in Norwegen und anderen Laendern. Aus den aufgenommenen Daten, die noch nicht die Qualitaet der mit heutigen TBM gewonnenen Daten hatten, leitete er eine Penetrationsfunktion und ein Penetrationsprognosemodell her. Moderne TBMs sind mit Datenerfassungssystemen ausgeruestet, welche die Durchfuehrung von Penetrationstests und deren Genauigkeit erhoehen. Die Anfahr- und Abbremstests gehen auf Villeneuve zurueck, der damit umfangreiche Forschungen zum Einfluss von Mineralogie, Korngroesse und Gefuege auf die Bohrbarkeit des Gesteins durchfuehrte. Seine Ergebnisse demonstrieren, dass unterschiedliche Gesteine zu unterschiedlichen Penetrations-Kraft-Kurven und damit zu unterschiedlicher Bohrbarkeit fuehren. Aus diesen Tests und weiteren Tests beim West Side CSO Projekt in Atlanta, USA, geht deutlich hervor, dass ein linearer Zusammenhang zwischen Vortriebskraft und Penetration besteht. Die vorgestellte Methode nutzt nun alle Moeglichkeiten, die moderne TBMs bieten, aus; das sind im Wesentlichen automatische Betriebsdatenerfassung, Vortriebsgeschwindigkeitsregelung und frequenzgesteuerte Bohrkopfantriebe. Zur Durchfuehrung der Tests nach dieser Methode und um vergleichbare Ergebnisse zu bekommen, sind einige einzuhaltende Randbedingungen angegeben. Diese betreffen insbesondere die Schneidrollen, die geologische Aufnahme der Ortsbrust, die Messung der Reibung sowie die Prozeduren beim Anfahren und Abbremsen. Optional kann auch noch die Analyse der Bohrkopfdrehzahl sinnvoll sein. Des Weiteren werden Hinweise fuer die Interpretation und die Analyse des Penetrationtests gegeben. ABSTRACT IN ENGLISH: Characterizing performance of tunnel boring machines (TBM) is important for numerous contractual and technical reasons. A common tool to determine machine performance in the field is the penetration test. The purpose of the penetration test is to operate the TBM for a defined period of time under normalized conditions that allow for interpretation and comparison between tests. The result of a penetration test is a thrust-penetration curve that reflects the excavatability of the rock mass. Prediction models use thrust-penetration curves to calculate the expected performance of a TBM in specific ground conditions. The article provides a review of recent practice including testing at the Norwegian University of Science and Technology (NTNU) along with research by Villeneuve and Kaesling. Each of these methods includes excavation at certain thrust levels and rotational speeds for a certain distance. These existing methods have a number of disadvantages that lead to fairly slow tests, which the proposed methodology aims to eliminate. (A)

  • Availability:
  • Authors:
    • FRENZEL, C
    • GALLER, R
    • Kaesling, H
    • VILLENEUVE, M
  • Publication Date: 2012-10

Language

  • German
  • English

Media Info

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01456773
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Dec 12 2012 9:24AM