Masterarbeit (laufend)

Paul Renfranz

Untersuchung des Einflusses der Probengeometrie und des Filtermaterials auf die Wasserdurchlässigkeit von konditioniertem Lockergestein

Die Herstellung von Tunnelbauwerken im Lockergestein erfordert häufig den Einsatz von Schildmaschinen. Der Erddruckschild (EPB-Schild) ist, der weltweit überwiegend angewendete Maschinentyp für Tunnelvortriebe im Lockergestein. Zur Stützung der Ortsbrust wird der abgebaute Boden als Stützmedium verwendet. Dies reduziert bzw. verhindert Setzungen an der Oberfläche. Weist der Baugrund nicht die entsprechenden Eigenschaften für eine optimale Stützdruckübertragung auf, kann durch den gezielten Einsatz von Konditionierungsmitteln (z. B. Tensidschäume) temporär ein geeignetes Stützmedium erzeugt werden. Dieser Vorgang wird als Bodenkonditionierung bezeichnet. Das Stützmedium muss hohe Anforderungen erfüllen. Dies umfasst einen Wasserdurchlässigkeitsbeiwert kf< 1 * 10'5 m/s. Die Bestimmung der Wasserdurchlässigkeit erfolgt in Anlehnung an die DIN EN ISO 17982-1 1. Das Wasser fließt bei konstanter Druckhöhe von unten in einen Versuchszylinder und der Volumenstrom des durchströmten Wassers wird ermittelt. Ober- und unterhalb der konditionierten Bodenprobe werden Filterböden eingebaut, deren Zusammensetzung nach Filterregeln, bspw. Terzaghi, festzulegen ist (vgl. Kolymbas, 2007).
Nach den kürzlich umgesetzten Umbauten am Versuchsstand und den beiden Prüfzellen werden Untersuchungen zur Verifikation der Funktionalität und Validierung der Vergleichbarkeit der beiden Prüfzellen durchgeführt. Ergänzend werden Druckverluste durch Fließwiderstände der unterschiedlichen eingesetzten Filtermateriatien untersucht, um die Grundlage für die Untersuchung der Konditionierung von weitgestuften, grobkörnigen Korngrößenverteilungen zu legen. Für die Konditionierung von sehr grobkörnigem Lockergestein mit geringem Feinkornanteil und hoher Durchlässigkeit wird Partikelschaum, auch SolidFoam® genannt, eingesetzt. Die Produktion von Partikelschaum erfolgt mit einer hochdichten Suspension bestehend aus Bentonit und Ge-steinsmehl (HDS).