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Bibliographic Metadata

Title
Stellenwert des Ortsbrustverhaltens in Prognoseverfahren für TBM-Vortriebe / Pascal Jules Véron, BSc
AuthorVéron, Pascal Jules
CensorVigl, Alois
Thesis advisorVigl, Alois
PublishedInnsbruck, 2018
DescriptionXVII, 59 Seiten : Illustrationen
Institutional NoteUniversität Innsbruck, Masterarbeit, 2018
Date of SubmissionSeptember 2018
LanguageGerman
Document typeMaster Thesis
Keywords (DE)Ortsbrustverhalten / Blockigkeit / blocky rock conditions
URNurn:nbn:at:at-ubi:1-27023 Persistent Identifier (URN)
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Stellenwert des Ortsbrustverhaltens in Prognoseverfahren für TBM-Vortriebe [3.8 mb]
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Abstract (German)

Die Prognose der Vortriebsgeschwindigkeit der Tunnelbohrmaschine(TBM) ist die Grundlage einer möglichst genauen Kosten- und Ablaufplanung im maschinellen Tunnelbau. Dafür müssen neben den geologie- und gebirgsspezifischen Parametern, auch die wesentlichen maschinentechnischen Aspekte in der Prognose Berücksichtigung finden. Ein aus Sicht des Autors wesentlicher, in den derzeitigen Prognosemodellen unterrepräsentierter Parameter ist die Standfestigkeit bzw. das Ausbruchsverhalten der Ortsbrust während des Tunnelvortriebs. Zur Prognose der Vortriebsgeschwindigkeit wurden in den vergangenen Jahren etliche Modelle veröffentlicht, welche eine große Bandbreite von Gesteins- und Gebirgseigenschaften abdecken. Diese Modelle zeigen Schwächen in der Genauigkeit und führen in der Regel zu einer wesentlichen Überschätzung der Vortriebsgeschwindigkeit, sobald ein blockiges Ortsbrustverhalten auftritt. Blockiges Ortsbrustverhalten beschreibt eine Reihe von Erscheinungen, bei welchen es an der Ortsbrust zum Ablösen größerer Gesteinsbrocken kommt. Dies kann zu einer Reihe negativer Auswirkungen auf die Vortriebsgeschwindigkeit führen. Dazu zählen unter anderem eine erhöhte Abnutzung an Bohrwerkzeugen und Bohrkopf aufgrund dynamischer Belastungen beim Auftreffen auf einen solchen herausgebrochenen Block, sowie Schäden an Förderbändern, welche das ausgebrochene Material abtransportieren. Die vorliegende Arbeit versucht den Einfluss des blockigen Ortsbrustverhaltens auf die Vortriebsgeschwindigkeit qualitativ zu erfassen und liefert einen Vorschlag zur Berücksichtigung des genannten Verhaltens in der Prognose der Vortriebszeiten im maschinellen Tunnelbau. Dazu wird die Ortsbrust in drei Zonen unterteilt um anschließend den Einfluss der einzelnen Bereiche auf die Penetration, Drehzahl des Bohrkopfs und die tatsächlich zur Verfügung stehenden Bohrzeiten zu ermitteln. Zur Berücksichtigung der ermittelten Einflüsse werden Abminderungsfaktoren eingeführt, um eine mögliche Reduzierung der Vortriebsgeschwindigkeit durch die Blockigkeit der Ortsbrust in der Prognoserechnung berücksichtigen zu können. In einem nächsten Schritt gilt es, die in dieser Arbeit ermittelten Zusammenhänge anhand realer Vortriebsdaten zu verifizieren und die Abminderungsfaktoren zu quantifizieren.

Abstract (English)

The prediction of the advance rates of Tunnel Boring Machines (TBM) is crucial for accurate cost planning and scheduling in mechanized tunnelling. Therefore, besides geological and geotechnical aspects, the essential machine parameters must be considered in the performance prediction of a TBM. A very important but from the authors point of view underrepresented issue in the established prediction models is the behaviour of the excavation face. In recent years several prediction models have been developed to cover a wide range of rock properties and rock mass behaviour. However, these models tend to overestimate the performance of TBMs, when blocky rock conditions occur. The term blocky rock conditions is associated with face instabilities, which lead to large breakouts. The interaction between these breakouts and the TBM may lead to a series of negative effects, such as increased wear to the cutters and cutterhead because of the dynamic impacts against the hard rock blocks and damages to the muck conveyor. This thesis provides a qualitative analysis of the influence of blocky rock conditions on the advance rate and suggests how it could be considered in the TBM performance prediction. For this the excavation face is divided in three different areas. Subsequently the impact of these areas on the penetration, cutterhead revolution and the useful drilling time is determined. Based on the previous step, correction factors are introduced to account for the reduction of the advance rate when blocky rock conditions occur. The next step is to analyse actual TBM performances to verify the identified correlations and quantify the correction factors.

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