Process-oriented numerical simulation of shield-supported tunnelling in soft soils / Prozessorientierte numerische Simulation schildgestützter Tunnelvortriebe in Lockerböden

Der vorliegende Beitrag präsentiert ein auf der Methode der Finiten Elemente basierendes Simulationsmodell zur Analyse schildgestützter Tunnelvortriebsprozesse. Die prozessorientierte Abbildung des Tunnelvortriebs ermöglicht Prognosen der Auswirkungen unterschiedlicher Vortriebsparameter, wie Stütz- und Verpressdrücke oder der Vortriebsgeschwindgkeit, auf die Bodenverformungen und -beanspruchungen, die Grundwasserverhältnisse oder die Belastungen von Schildmaschine und Tübbingausbau. Dies erfordert neben der wirklichkeitsnahen numerischen Abbildung des sequentiellen Vortriebsprozesses, der Prozesskomponenten und des umgebenden Baugrunds adäquate numerische Modelle zur Beschreibung der vielfältigen Boden- Prozess-Interaktionen infolge der Ortsbruststützung, des Kontakts zwischen Schildmantel und Baugrund, der Schildschwanzverpressung, der Maschinensteuerung und des Ausbaus. Diese prozessabhängigen Wechselwirkungen prägen das strukturmechanische Verhalten vor, über und hinter der Tunnelvortriebsmaschine in erheblichem Umfang. Ausgewählte Beispielrechnungen demonstrieren die Möglichkeiten des vorgestellten Simulationsmodells für die Analyse von Interaktionsmechanismen im maschinellen Tunnelvortrieb.