Titelaufnahme

Titel
Numerische Untersuchung eines mittels Spritzbetoninnenschale verstärkten Stollenbauwerks in einer Massenbewegung / Peter Wellenzohn
Weitere Titel
Numerical analysis of a gallery in a landslide reinforced by a shotcrete lining
Verfasser / Verfasserin Wellenzohn, Peter
Begutachter / BegutachterinPoisel, Rainer
Erschienen2013
Umfang79 Bl. : Ill., zahlr. graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2013
Anmerkung
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
Zsfassung in engl. Sprache
SpracheDeutsch
DokumenttypDiplomarbeit
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-72857 Persistent Identifier (URN)
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Numerische Untersuchung eines mittels Spritzbetoninnenschale verstärkten Stollenbauwerks in einer Massenbewegung [7.05 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Die Aufgabenstellung dieser Arbeit war die Untersuchung eines Schadenfalls in einem Stollen, der durch die Gleitzone einer Massenbewegung hindurchführt. Dazu wurde der Hang inklusive Stollen und zugehörigen Sanierungsmaßnahmen mit dem kontinuumsmechanischen Programm FLAC ("Fast Lagrangian Analysis of Continua") simuliert. Ziel war die Verfolgung und Analyse sowie die zukünftige Entwicklung der Bewegungsvorgänge und deren Auswirkung auf die Standsicherheit des Stollens. Der Hang wurde durch bauliche Maßnahmen am Hangfuß erst vor wenigen Jahren reaktiviert; seit diesem Zeitpunkt wird der Stollenausbau deformiert und es kam zu Rissbildungen. Die Messungen vor Einbau der Spritzbetonschale zeigten, dass die Horizontalverschiebungen des Stollens und der Oberfläche etwa 10-12 mm pro Jahr betrugen. Wegen der fortschreitenden Schädigungen wurde der Stollenausbau mittels einer Spritzbetonschale verstärkt. Seitdem wird der Stollen nicht mehr deformiert, die Horizontalverschiebungen des Stollens blieben aber gleich. Beim Modellaufbau wurde in den Hang eine Gleitzone mit geringerer Festigkeit eingebaut, durch welche der Stollen verläuft. Nach dem Aufbau der Insitu- Spannungen wurden der Gleitzone die abgeminderten Parameter zugewiesen und so lange Berechnungsschritte durchgeführt, bis sich eine durchgehende Gleitzone ausbildete. Anschließend wurde der Stollen ausgebrochen und der historische Stollenausbau eingebaut. Durch Verändern der Materialparameter sowie der Position und Dicke der Gleitzone wurde das Bewegungsverhalten des Hanges und des Stollens beeinflusst, um so die beobachteten Verschiebungen, Stollenkonvergenzen und Rissbilder zu erhalten Die beste Übereinstimmung zeigt sich bei der Modellvariante mit einer Gleitzonendicke von 3,5 Metern, wobei der gesamte Stollen in der Gleitzone liegt. Durch die Scherverschiebungen der Gleitzone wird der Stollen deformiert und es kommt zu Überschreitungen der Zugfestigkeit. Anfangs wird an mehreren Stellen an der Schalenaußenseite die Zugfestigkeit überschritten. Von wesentlichem Interesse sind aber die Zugrisse (Überschreitung der Zugfestigkeit) an der Innenseite, die sich in weiterer Folge ausbilden, da nur diese in der Realität an der Stolleninnenseite beobachtet werden können. Wie in der Realität beobachtet, bilden sich Zugrisse in der linken Sohle und im Bereich der rechten Firste aus. Auch das Verhältnis der horizontalen Stollenverschiebung zu den Stollenkonvergenzen stimmt mit den Monitoringdaten überein. Nach Überschreitung der Zugfestigkeit an mehreren Stellen (=Ausbildung von Zugrissen) wurde der Einbau der Spritzbetonschale simuliert. Die stabilisierende Wirkung der Spritzbetonschale auf die Verformungen des historischen Stollenausbaus zeigt sich anhand der Stollenkonvergenzen, die wie in der Realität in Folge stark abnehmen. Die talseitige Horizontalverschiebung des Stollens kann durch den Spritzbetonausbau nicht gestoppt werden. Der Stollen wird zwar nicht weiter verformt, gleitet aber mit der Massenbewegung weiter talwärts. Wird die numerische Berechnung über den derzeit bestehenden Zustand fortgeführt, steigen die Spannungen in der Spritzbetonschale nur mehr unwesentlich an. Es kann daher angenommen werden, dass die Spritzbetonschale in nächster Zeit den Belastungen standhalten wird. Durch die Verschiebung des Stollenbauwerks kommt es aber in den Übergangsbereichen zwischen bewegten und unbewegten Hangbereichen zu Rissbildungen, die zur Gefährdung der Standsicherheit in diesen Bereichen führen könnten.

Zusammenfassung (Englisch)

This diploma thesis deals with the analysis of a damage event in a gallery which runs through the shear zone of a landslide. To analyse the motion, the slope, the gallery and its redevelopment measures are set up and simulated in the continuum-mechanical program FLAC. The results of the numerical model were adapted to the monitoring results in reality by changing the material parameters as well as the geometry of the shear zone of the landslide. The objective is the observation, analysis and future-development of the courses of movement. The analysed mass movement has been active again for a few years having been reactivated by building activities at the hillside toe. Thereby the gallery was deformed to such an extent that cracks were formed, which made remedial measures using steel arches and a shotcrete lining necessary. Since the first cracks formed, the gallery as well as the slope have been monitored by inclinometer measurements, measurements of gallery convergences and the observation of crack widths. Based on the geometric data a model in FLAC is built up, in which the historical gallery form is integrated. The calculations are performed until the inner surface of the gallery displays tension cracks observed in reality. Subsequently, the shotcrete lining is integrated into the model and the calculations are carried on. Displacements and stresses are continuously recorded in the model. The best correlations appear in the model variant with a shear zone thickness of 3.5 meters. First, cracks are formed in the left invert, followed by cracks in the right roof. The crack pattern gained, correlates well with the one observed. Moreover, the horizontal gallery calculated and the gallery convergences correlate well with the monitoring data. After simulation of the shotcrete lining a stabilizing effect (in terms of the gallery convergences) can be observed. The horizontal displacements of the gallery downslope are not influenced by the shotcrete lining, which can also be observed in reality. When analysing the actual and future stresses of the shotcrete lining, it can be supposed that the shotcrete shell will withstand the deformations. This means that the central area which has been supported by shotcrete is not at risk. In the future the problem will be displaced to the transition areas of active from not moved to moved zones, where already cracks can be observed.

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