Einfluss der Anisotropie bei der Gebirgslösung im Tunnelbau

InhaltsverzeichnisInhalt Danksagungen 6 1. Aufgabenstellung 9 2. Einflussgrößen der Gebirgslösung 10 3. Grundlagen der Gebirgslösung 12 3.1 Vortrieb im Bohr- und Sprengverfahren 12 3.1.1 Bohrgeräte 13 3.1.2 Bohrkronen und Stifte 15 3.1.3 Der Bohrvorgang 15 3.2 Vortrieb mit Tunnelbohrmaschinen (TBM) 17 3.2.1 Eingesetzte Maschinen 18 3.2.2 Löseprozess 18 3.2.3 Disken 19 3.2.4 Bohr- bzw. Schneidvorgang 21 3.3 Vortrieb mit Teilschnittmaschinen (TSM) 21 3.3.1 Eingesetze Maschinen 21 3.3.2 Eingesetze Werkzeuge 22 3.3.3 Löseprozess 25 4. Bohrversuche und Analyse der Bohrlochsohle 27 4.1 Untersuchungsmethodik 27 4.2 Auswertung der Bohrversuche und Analyse der Bohrlochsohle 28 4.2.1 Dünnschliffauswertung Glimmerschiefer bei Bohrversuch schräg zur Schieferung 28 4.2.2 Dünnschliffauswertung Glimmerschiefer bei Bohrversuch senkrecht zur Schieferung 30 4.2.3 Dünnschliffauswertung Glimmerschiefer bei Bohrversuch parallel zur Schieferung 31 4.3 Laboruntersuchungen 33 4.3.1 Methodik der Dünnschliffuntersuchung 33 4.3.2 Einaxialer Druckversuch 33 4.3.3 Punktlastversuch (Point-Load-Test) 35 4.3.4 Spaltzugversuch (Brazilian Test) 36 4.4 Ergebnisse der Bohrversuche und Diskussion 36 4.4.1 Brüche und Bruchverlauf 36 4.4.2 Vergleich der Rissmuster mit felsmechanischen Kennwerten 37 5. Prozesssimulation mit dem Particle Flow Code 39 5.1 Literaturüberblick 40 5.2 Methodik der Modellierung mit PFC 41 5.2.1 Erstellen eines Assemblys 41 5.2.2 Erzeugen von Anisotropie 42 5.2.3 Einaxiale Druckversuche mit den gebildeten Assemblys 42 5.2.4 Konstruktion von Bohrwerkzeugen im PFC 45 5.2.5 Modellparameter und Vereinfachungen 46 5.3 Modellierung des Bohrvorgangs mit PFC 47 5.4 Modellierung des Zerspanungsvorgangs beim TBM-Vortrieb 58 5.4.1 Vortrieb mit verschlissenen Disken 66 5.5 Modellierung des Fräsvorgangs mit Rundschaftmeißeln 70 6. Ergebnisse und Diskussion 77 6.1 Vergleich der Assemblydaten und Druckfestigkeiten 77 6.2 Bohrvorgang 81 6.2.1 Assemblys mit konischen Bits 82 6.2.2 Assemblys mit ballistischen Bits 82 6.2.3 Assemblys mit sphärischen Bits 82 6.2.4 Vergleich Bits pro Assembly 82 6.3 Schneidvorgang (TBM) 86 6.3.1 Schneidversuche mit neuer Diske 87 6.3.2 Schneidversuche mit symmetrisch verschlissener Diske 88 6.3.3 Schneidversuche mit asymmetrisch verschlissener Diske 88 6.3.4 Vergleich der Diskenformen 88 6.4 Fräsvorgang (TSM) 93 6.5 Auswirkungen der Krafteinleitung und Rissbildung auf die Chipbildung 94 6.6 Grenzen der Methode und Ausblick 95 7. Quellenverzeichnis 97 7.1 Literatur 97 7.2 www-Informationen 98 Anhang 99 A1 Bohrversuche im Gneis 1 100 A2 Bohrversuche im Gneis 2 101 A3 Bohrversuche im Phyllit 102 A4 Bohrversuche im Sand-/Tonstein 103 A5 Bohrversuche im Glimmerschiefer 104 A6 Zerspanungsversuche im Gneis 1 105 A7 Zerspanungsversuche im Gneis 2 106 A8 Zerspanungsversuche im Phyllit 107 A9 Zerspanungsversuche im Sand-/Tonstein 108 A10 Zerspanungsversuche im Glimmerschiefer 109 A11 Fräsversuche im Gneis 1 110 A12 Fräsversuche im Gneis 2 113 A13 Fräsversuche im Phyllit 116 A14 Fräsversuche im Sand-/Tonstein 119 A15 Fräsversuche im Glimmerschiefer 122