Improvement of acquisition methods for geotechnical data and on site application of numerical simulation methods

Die geplante Errichtung der Alpentransversalen in den Zentral- und Ostalpen stellt eine Herausforderung an Wissenschaft und Technik dar, die mit dem Bau der großen alpinen Eisenbahntunnel des vorigen Jahrhunderts vergleichbar ist. Österreich hat in den letzten Jahrzehnten auf dem Gebiet des Tunnelbaus eine führende Rolle übernommen. Sie wird durch viele mit der bekannten Neuen Österreichischen Tunnelbaumethode (NÖT) erfolgreich durchgeführte Großprojekte in aller Welt bestätigt. Die Weiterentwicklung und der wirtschaftliche Erfolg von neuartigen Tunnelbaumethoden kann in Zukunft jedoch nur gewährleistet werden, wenn es gelingt, die teilweise noch auf empirischen Annahmen basierenden Methoden auf eine wissenschaftlich fundierte Basis zu stellen. Aus diesem Grund wurde vom Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF) im Frühjahr 1997 der Forschungsschwerpunkt (FSP) Numerische Simulation im Tunnelbau eingerichtet. Die Dotation für die 5-jährige Gesamtlaufzeit beträgt 2,1 Millionen. Der FSP umfaßt 7 Einzelprojekte und involviert 8 Universitätsinstitute in Graz, Innsbruck und Wien. Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Gernot Beer (Vorstand des Instituts für Baustatik der TU Graz) hat die Koordination des FSP übernommen. Zusätzlich wurde im Dezember 1997 ein weiteres FWF- Projekt genehmigt, das mit dem FSP assoziiert ist. Ziele des Forschungsschwerpunktes sind: Die Erarbeitung der wissenschaftlichen und technologischen Grundlagen für numerische Simulationen im Tunnelbau neue Entwicklungen von auf der Baustelle einsetzbaren Geräten zur Datenerfassung, wie z.B. der automatischen Erfassung der geologischen Struktur vor Ort mit Hilfe von digitalen stereophotogrammetrischen Techniken durchgreifende Verbesserungen und Weiterentwicklungen von computerunterstützten Simulationsmodellen in Verbindung mit vor Ort durchgeführten Messungen die Erweiterung bzw. Neuentwicklung von Simulations- und Visualisierungs-Software und deren Einsatz im Tunnelbau Durch diese neuen Entwicklungen soll eine bessere Übereinstimmung der Ergebnisse von rechnerischen Prognosen mit dem tatsächlichen Strukturverhalten erzielt werden. Die technische Zielsetzung des Forschungsschwerpunktes besteht in der Abschätzung der erforderlichen tunnelbautechnischen Maßnahmen und deren Auswirkungen auf die Umwelt zum Zeitpunkt der Planung. Variantenstudien auf Basis der entwickelten Berechnungsmodelle sollen eine Optimierung des Tunnelvortriebs in wirtschaftlicher und sicherheitstechnischer Hinsicht erlauben. Es werden somit verschiedene Aspekte des Tunnelbaus von der Erhebung und Aufbereitung der Eingabedaten bis zur Entwicklung effizienter Lösungsalgorithmen für die numerische Simulation des Vortriebs in stark verformbaren Böden behandelt. Neben der Grundlagenforschung, die das zentrale Element dieses FSP darstellt, wird eine enge Zusammenarbeit mit der österreichischen Tunnelbauindustrie angestrebt. Zu diesem Zeck wurde ein Managementbeirat aus Repräsentanten namhafter österreichischer Tunnelbaufirmen und Tunnelbauexperten bestellt. Der Zugang zu wichtigen Tunnelbaustellen in Österreich und im Ausland ist gesichert, sodaß neue Erkenntnisse und Entwicklungen kurzfristig in der Praxis angewendet werden können. Teilprojekte 1. Koordination und Visualisierung - G. Beer 2. Baustelleneinsatz - W. Schubert 3. Zerstörungstensor - G. Swoboda 4. Grundwasserverdrängung - G. Hofstetter 5. Druckluft - S. Semprich 6. Spritzbeton - H. Mang 7. Große Verformungen - G. Meschke A. Scherbänder (assoziiertes Projekt) - H.F. Schweiger