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https://nap.nationalacademies.org/catalog/27432/critical-issues-in-transportation-for-2024-and-beyond

Bewertung der Neigung zur Verklebungsbildung und zur Feinkornfreisetzung bei Schildvortrieben / Evaluation of the tendency of clogging and separation of fines on shield drives

Die Verklebungsneigung des Baugrunds hat bei Schildvortrieben weitreichende technologische und wirtschaftliche Konsequenzen. Bei Schildvortrieben mit fluessigkeitsgestuetzter Ortsbrust hat sich zur Beurteilung der Verklebungsneigung das Bewertungsschema nach Thewes bewaehrt. Es wird der Frage nachgegangen, ob dieses Bewertungsschema auch auf andere Schildvortriebsverfahren ausgedehnt werden kann. Zur Beurteilung des Verklebungspotenzials bei bindigen Boeden ist die Prognose der folgenden anfallenden Anteile am geloesten Boden wesentlich: unveraenderte Klumpen (kaum klebrig), Klumpen mit klebriger Rinde, Verklebungsmaterial (tonhaltig) und Feinkornanteil in fluessiger Form. Definiert werden bindige Boeden im Wesentlichen durch den Wassergehalt, die Fliessgrenze und die Ausrollgrenze, wobei die Ausrollgrenze den Uebergang des Bodens vom halbfesten in den plastischen Zustand kennzeichnet. An der Fliessgrenze geht der Boden dann in die fluessige Konsistenz ohne Kohaesion ueber. Die Verklebungsneigung haengt hauptsaechlich von der Kombination aus Plastizitaets- und Konsistenzzahl ab. Von Thewes wurde anhand dieser beiden Parameter fuer den anstehenden Boden an der fluessigkeitsgestuetzten Ortsbrust ein Diagramm zur Abschaetzung der Verklebungsneigung entwickelt. Aus neueren Untersuchungen ist bekannt, dass Ausbruchsmaterial mit weicher bis steifer Konsistenz bei offen gefahrenen EPB-Schilden besonders klebrig ist; dies wird durch Laboruntersuchungen bestaetigt. Urspruenglich weniger klebfaehiger Boden kann durch Steigerung des Wasseranteils (Bergwasser, Prozesswasser) unterschiedlich schnell in klebfaehigen Boden umgewandelt werden. Da beim Schildvortrieb mit fluessigkeitsgestuetzter Ortsbrust besonders viel Wasser vorhanden ist, liegt dort ein besonders hohes Verklebungspotenzial vor. Aber auch bei Schildvortrieben ohne Stuetzung der Ortsbrust kann Bergwasser zulaufen und die Verklebungsneigung des Bodens verstaerken. Bei der Bewertung der Verklebungsanfaelligkeit ist daher auch immer die Verfuegbarkeit von Wasser zu beruecksichtigen. Untersuchungen haben gezeigt, dass das Diagramm nach Thewes hinsichtlich der durch die Fliess- und Ausrollgrenze gekennzeichneten Plastizitaetszahl auf alle Vortriebe uebertragbar ist. Dies trifft jedoch nicht auf die Konsistenzzahl zu, da sich diese entsprechend dem Wasserangebot aendern kann. Zur Beruecksichtigung dieser Problematik haben Hollmann und Thewes zur Beurteilung der Verklebungsneigung ein Klassifikationsdiagramm entwickelt, in dem die problematischen Konsistenzen als kritische Felder dargestellt und Wassergehaltsaenderungen ablesbar sind. Eine weitere Anwendung des Diagramms ergibt sich bei EPB-Schilden. Bei solchen Schilden wird der Boden durch Zugabe von Wasser in eine breiige bis weiche Konsistenz ueberfuehrt, damit er als Stuetzmedium wirken kann. Der zu dieser Konditionierung erforderliche Wassergehalt laesst sich anhand der Diagramme abschaetzen. ABSTRACT IN ENGLISH: Shield drives in fine-grained clay soils are often associated with clogging. The tendency of soils to clog depends on numerous parameters. The separation of fines out of the cohesive soil structure also often leads to negative effects. Whether a certain clay soil can become critical depends not only on the soil properties but also on the hydrogeological and operating conditions. According to the quantity of water available (groundwater, support fluid), the soil can be altered to a critical consistency range. An evaluation diagram, which takes into account possible changes of water content during the tunnel drive, can be used to evaluate soils under changing conditions (change of available water quantity). (A)

Language

  • German
  • English

Media Info

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01456775
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Dec 12 2012 9:25AM