Schlüsselwörter
(Deutsch)
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Untertagbau, Tunnelbau, Quellung, Quellpotential, Tonquellung, Anhydrit-Gipsumwandlung
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Schlüsselwörter
(Englisch)
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Underground excavation, tunnelling, swelling, swelling potential, swelling of clays, anhydrite-gypsum transformation
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Alternative Projektnummern
(Deutsch)
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52/94
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Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Ton- und anhydrithaltige Gesteine haben die Eigenschaft, ihr Volumen durch Aufnahme von Wasser zu vermehren. Man spricht vom Quellen dieser Gesteine. Beim Tunnelbau macht sich das Quellen bekanntlich durch Sohlhebungen oder bei deren Behinderung durch den Sohldruck auf das Sohlgewölbe bemerkbar. Bei intaktem Gewölbe kann das Tunnelrohr blockweise als Ganzes angehoben werden, sodass Hebungen der Sohle auch von solchen der Firste begleitet werden. In vielen Fällen vermag das eingezogene Sohlgewölbe dem Druck nicht standzuhalten, sodass es zerstört wird. Die Ausbildung der Sohle muss zwei Kriterien genügen: der Tragfähigkeit und Gebrauchsfähigkeit. Bei den Tunneln für Hochgeschwindigkeitszüge dürfte wegen den geringen zulässigen Hebungsunterschieden längs- und quer zur Tunnelachse das letztere Kriterium ausschlaggebend sein. Aber auch während der Bauausführung stellen sich Probleme, die durch das Quellphänomen bedingt sind. Die Frage, unter welchen Bedingungen beim Sprengvortrieb trocken oder nass gebohrt werden darf, muss sorgfältig geprüft werden.
Da eine grössere Zahl von Untertagbauten auch künftig im quellfähigen Fels erstellt werden, kommt einer begründeten und sachgerechten Vorgehensweise bei der Planung und Bauausführung eine erhebliche wirtschaftliche Bedeutung zu. Der Belchentunnel der N2 ist nur ein Beispiel für mögliche Rückschläge, die sich aus Unkenntnis oder Fehleinschätzung des Quellphänomens ergeben können. Der gegenwärtige Wissensstand über das Phänomen des Quellens im Untertagbau sowie über die zu ergreifenden Massnahmen in der Planung und während der Bauausführung ist zum Teil lückenhaft und nirgends in der Literatur umfassend dargestellt. Deshalb wird in der Praxis bei wichtigen Entscheidungen oft nach Ermessen und nicht gemäss der bereits abgesicherten Erkenntnisse vorgegangen.
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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Clays and rocks containing anhydrite possess the property of increasing their volume by absorbing water. Technically, one speaks of rock swelling. In tunnelling, as is well known, swelling can be observed through base heave or, if it is prevented, by swelling pressure on the invert arch. With an intact invert arch the tunnel tube can be lifted blockwise as a whole, so that heave of the bottom is also accompanied by displacement of the tunnel roof. In many cases the invert arch cannot resist the pressure, and it is heavily damaged. The shape of the invert arch has to satisfy two criteria: bearing capacity and serviceability. In the tunnels for high speed trains, due to low admissible differences in ground movement along and across the tunnel axis the second criterion may be decisive. But also during construction problems can arise, which are caused by the swelling phenonemon. The question, under which conditions when advancing the tunnel using blasting may one drill dry or wet, has to be carefully examined.
Since in the future a large number of underground structures will have to be excavated in swelling rock, a well founded and correct procedure in the planning and execution phases is of great economic importance. The Belchen Tunnel on the National Highway N2 is just one example of possible set-backs resulting from ignorance or misjudgement of the swelling phenomenon. The current state of knowledge concerning rock swelling in underground construction as well as about the appropriate measures to adopt in the planning and during execution is incomplete and has never been treated in depth in the literature. Therefore, in practice when confronted with important decisions one often proceeds according to engineering judgement and not according to verified scientific findings.
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Projektziele
(Deutsch)
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Wissenschaftliche und methodische Bearbeitung des Quellproblems im Fels mit Deutung der Quellphänomene, Erfassung des Kräftespiels im Sohlbereich, konstuktive Massnahmen, Bemessungsdiagrammen und Empfehlungen für die Feststellung des Quellpotentials. Zusammenfassung im Sinne eines Handbuches für den planenden und ausführenden Ingenieur.
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Projektziele
(Englisch)
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Scientific and methodical treatment of the problem of swelling in rock with interpretation of the swelling phenomena, description of the forces acting in the region of the invert, constructional measures, design charts and recommendations for the determination of the swelling potential. Summary in the form of a handbook for consulting engineers and contractors.
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Abstract
(Deutsch)
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nicht verfügbar
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Umsetzung und Anwendungen
(Deutsch)
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nicht verfügbar
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