4 Grundzüge Tunnelstatik

Question 1

Bestandteile eines Tragwerkmodells

Answer 1

statisches System mit relevanten Systemabgrenzung und Anfangs- und Randbedingungen, sowie dazugehörige Materialeigenschaften

Question 2

Was kann mit einer Spannungsanalyse ermittelt werden?

Answer 2

Gebirgsverhalten & Gefährdungsbilder, Wirksamkeit von Massnahmen

Question 3

Welches statische System kann für ein langgestrecktes Körpertragwerk verwendet werden?

Answer 3

Scheibe im ebenen Verformungszustand

Question 4

Diskutiere Unterschied zw. Scheibe im ebenen Verformungszustand und ebenen Spannungszustand

Answer 4

ebener Verformungszustand: E_z=0, sigma_z nicht gleich 0

ebener Spannungszustand: E_z nicht gleich 0, sigma_z=0

Question 5

Unter welchen Bedingungen ist die Annahme eines ebenen Verformungszustands zulässig?

Answer 5

langgestrecktes Körpertragwerk mit gleichbleibenden Bedingungen

Question 6

Von welchen Faktoren wird der Primärspannungszustand im Gebirge beeinflusst?

Answer 6

Überdeckung, Geländemorphologie, Tektonik

Question 7

Ein Punkt einer Scheibe im ebenen Verformungszustand: Unbekannte Grössen? wie viele? Wie sind sie miteinander verknüpft?

Answer 7

Verschiebungen (u,v)
Verzerrungen (epsilon x, epsilon y, gamma xy)
Spannungen (sigma x, sigma y, tau xy)
kinematische Relationen: Verknüpfung Verzerrung und Verschiebung
Stoffgesetz: Verknüpfung Spannung und Verzerrungen

Question 8

Unter welchen Bedingungen kann ein tunnelstatisches Problem als drehsymmetrisch angenommen werden?

Answer 8

gleichförmiger Ausbau über Tunnelumfang, homogenes/isotropes Gestein, K=1, homogener primärere Spannungszustand (Tiefliegend)

Question 9

Was ist die Gebirgskennlinie? Welche Voraussetzungen müssen gegeben sein, um die Gebirgskennlinie anwenden zu können?

Answer 9

Zusammenhang zwischen Ausbauwiderstand (sigma a) und Radialverschiebung (u a) am Ausbruchrand
K=1 (hydrostatischer primärer Spannungszustand, Tiefeneinfluss vernachlässigbar, homogenes Gebirge, grosse Entfernungen

Question 10

Welche Randbedingungen werden zur Ermittlung des Verlaufs der Radial- und Tangentialspannungen in radialer Richtung berücksichtigt?

Answer 10

sigma r(a) = sigma a
sigma r und sigma t gehen nach sigma a wenn r gegen unendlich geht

Question 11

Welche Materialkonstanten benötigt man um die Gebirgskennlinie zu ermitteln?

Answer 11

c, phi, E, sigma d (Druckfestigkeit) gamma

Question 12

Physikalische Bedeutung des Dilatanzwinkels

Answer 12

=Auflockerungsfaktor, gibt der Beobachtung Rechnung, dass das Volumen im Bruchzustand bleibend vergrössert ist. Psi = 0 bedeutet eine volumentreue plastische Verformung, je höher Psi desto höher ist die plastische Volumendehnung

Question 13

Was versteht man unter Auflockerungsfaktor?

Answer 13

Kappa
Kappa = 1: nur volumentreue plastische Verformungen ( PSi=0), je höher der Auflockerungsfaktor umso höher die plastische Volumendehnung

Question 14

Welche Materialkonstanten und sonstigen Parameter benötigt man zur Ermittlung des Auflockerungsdrucks nach der Silotheorie?

Answer 14

gamma (Raumgewicht), R (Einflussradius), c (Kohäsion), lamda, phi, d (Schichtdicke)

Question 15

Unter welchen Bedingungen darf die Silotheorie angewendet werden?

Answer 15

Boden homogen oder heterogen, horizontal geschichteten

Question 16

6 Massnahmen zur Stabilisierung der Ortsbrust

Answer 16

Stützung (Stützkern, Brustanker), Baugrundverbesserung (Injektionen, Jettingpfähle o Gefrieren), Reduktion von Höhe oder Breite

Question 17

Einfluss der Höhe des Tunnelquerschnitts auf Silodruck im leicht kohäsiven Lockergestein

Answer 17

Umso kleinere Höhe umso stabiler, kleiner der Silodruck

Question 18

Einfluss der Breite des Tunnelquerschnitts auf Silodruck im leicht kohäsiven Lockergestein

Answer 18

Je kleiner die Breite der Ortsbrust, desto grösser wird der Beitrag des Scherwiderstandes Ts der Stirnflächen, umso stabiler, kleinerer Silodruck

Question 19

Welche Mechanismen des Niederbruchs im Fels werden unterschieden?

Answer 19

Ablösen, Gleiten, Kippen

Question 20

Erläutere Prinzip der Verspannung eines Bruchkörpers, welche Parameter begünstigen eine Verspannung?

Answer 20

durch steil stehende raue Trennflächen können Kluftkörper stabil bleiben, trennen sich leicht wenn i < alpha (Rauigkeit < 1/2 Öffnungswinkel), i> alpha erfordert abscheren der Unebenheiten, je steiler die Trennflächen umso mehr wird eine Verspannung begünstigt

Question 21

Einfluss des Wassers auf das Gefährdungsbild “Niederbruch”

Answer 21

Bei Kluftkörper unterhalb des Wasserspiegels wirkt Wasserdruck destabilisierend, beziehungsweise Strömungskraft ungünstig, Wird z.b. Tonfüllung der Klüfte ausgewaschen - so verliert der Körper den Verspanneffekt und bricht nieder