Standsicherheitsnachweise im Tunnelbau - Ein Beitrag zur Weiterentwicklung des Standes der Technik / ULS and SLS analysis in tunnelling - A contribution advancing the state of the art

Standsicherheits- und Verformungsberechnungen werden im Tunnelbau vorwiegend mit Hilfe numerischer Methoden durchgefuehrt. Die dafuer erforderlichen Kennwerte fuer Baugrund und Stuetzmittel werden aus den Ergebnissen des geotechnischen Erkundungsprogrammes und Erfahrungswerten abgeleitet und ueblicherweise in Form einer Bandbreite angegeben, um den Unsicherheiten in der Bestimmung der Parameter und der in-situ vorhandenen Streuung der Materialeigenschaften Rechnung zu tragen. In den Berechnungen wird dies jedoch meist nicht beruecksichtigt, sondern durch deterministische Berechnungen mit charakteristischen Kennwerten, gegebenenfalls ergaenzt durch eine subjektive Parameterstudie, ersetzt. In diesem Beitrag wird aufgezeigt, dass mit der Random-Set-Finite-Elemente-Methode ein Berechnungsverfahren zur Verfuegung steht, das eine objektive Erfassung der Bandbreite der Eingangsparameter ermoeglicht und somit die Aussagekraft numerischer Berechnungen verbessert. Ein mit dieser Methode durchgefuehrter Vergleich von Berechnung und Messung (beides liegt in Form von Bandbreiten vor) kann auch zur Beurteilung der Guete der getroffenen Modellannahmen herangezogen werden. (A) ABSTRACT IN ENGLISH: Numerical methods are frequently employed to assess the stability and the deformation behaviour of tunnel excavation. Material parameters for modelling the behaviour of the ground and the support measures follow from geotechnical investigations and from experience. In order to account for uncertainties in determining material parameters and the scatter of in situ behaviour these parameters are usually given in terms of ranges. In numerical calculations this is replaced however by deterministic analysis with characteristic values and a limited variation of different parameter combinations. It is shown in this paper that the Random-Set-FiniteElement-Method provides a convenient tool to account for the scatter in material and model parameters and thus increases the value of numerical analyses significantly. In addition, the comparison between calculation and field measurements (both available in terms of ranges) allows an assessment of the quality of the geotechnical model. (A)