Numerical Simulation in the Field of Geotechnics and Underground Engineering—Examples of Research and Development Projects

The introduction of numerical simulation in underground engineering proved to be a major advancement compared to traditional analytical calculations. However, building an appropriate model of rock or soil is very difficult because some geomaterials show very complex material behaviour. In addition, reliable input parameters of the ground are rarely available because a geological exploration can only give punctual insights of the project area. Hence, results of simulations in geotechnics are never as accurate as in many other disciplines. The combination of exploration, well developed characterisation methods, material models and the right choice of software can however provide good results. The validity of a simulation result always needs to be checked carefully with the help of profound engineering judgement. This paper presents recent research and development projects in the field of numerical simulations in geotechnics carried out at the Chair of Subsurface Engineering and some of its partners.ZusammenfassungDie Einführung der numerischen Simulation in der Geotechnik brachte einen wesentlichen Fortschritt im Vergleich zum Gebrauch bewährter analytischer Berechnungsverfahren. Die Modellbildung ist in der Geotechnik jedoch oft schwierig zu bewerkstelligen, da Geomaterialien wie Fels oder Boden oft ein sehr komplexes Materialverhalten zeigen, das nur durch aufwändige Modelle beschrieben werden kann. Darüber hinaus können Eingangsparameter, welche für die Berechnung verwendet werden, in der Regel nur in gewissen Bandbreiten angegeben werden. Zusätzlich können geologische Erkundungen immer nur einen kleinen Teil eines Gesamtprojektes abbilden. Simulationsergebnisse können – auch bei sorgfältiger Wahl von Materialmodell, Eingangsparametern und Softwarepaket – daher immer nur als Richtschnur dienen, welche mit ingenieurmäßigem Wissen und Erfahrung sowie geotechnischem Monitoring ergänzt werden muss. In diesem Artikel werden aktuelle Forschungs- und Entwicklungsprojekte aus dem Bereich der numerischen Simulation vorgestellt, welche vom Lehrstuhl für Subsurface Engineering und einigen seiner Partner abgewickelt wurden.