Computational analysis of segmental linings in mechanized tunneling

  • A 3D process oriented finite element model is applied to simulate the advancement and the excavation process along arbitrary alignments and to realistically capture the mechanisms involved in the soil-lining interaction. In addition, the computational model is utilized to assess the segmental lining response due to tunneling induced construction loads and the respective structural forces in the lining. To consider the segmentation of the lining system, a technique is developed for modeling the segment-wise installation of tunnel linings in the 3D simulation model. The segments of the lining ring are explicitly modeled as separate bodies, and the interactions between segments at the longitudinal and ring joints are modeled by means of a surface-to-surface frictional contact formulation. Using this technique, the temporal sequence of the loads, transferred via the tail gap grouting, from the soil to the lining as well as the relative actions between the joint of segments is considered.
  • Ein prozessorientiertes 3D-Finite-Elemente-Modell wird eingesetzt, um maschinelle Tunnelvortriebe entlang beliebiger Trassen zu simulieren und dabei die Interaktion zwischen Boden und Tunnelschale realistisch zu erfassen. Darüber hinaus wird das Berechnungsmodell zur Beurteilung des Tragverhaltens segmentierter Tunnelschalen während des Tunnelvortriebs anhand der resultierenden Schnittgrößen verwendet. Um die Segmentierung des Ausbausystems zu berücksichtigen, wird eine Technik zur Modellierung der segmentweisen Installation der Tunnelschalen im 3D-Simulationsmodell entwickelt. Die Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Segmenten an den Längs- und Ringfugen werden mittels Kontaktmechanik modelliert. Bei dieser Technik wird die zeitliche Abfolge, der über die Ringspaltverpressung vom Boden auf die Tunnelschale übertragenen Lasten, sowie die relativen Einwirkungen zwischen den Segmenten berücksichtigt.

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Metadaten
Author:Ahmed MarwanGND
URN:urn:nbn:de:hbz:294-66108
DOI:https://doi.org/10.13154/294-6610
Series (Serial Number):Schriftenreihe des Lehrstuhls für Statik und Dynamik (2019,1)
Referee:Günther MeschkeGND, Peter MarkORCiDGND, Mostafa Zaki Abd-ElrehimGND
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of Publication (online):2019/09/25
Date of first Publication:2019/09/25
Publishing Institution:Ruhr-Universität Bochum, Universitätsbibliothek
Granting Institution:Ruhr-Universität Bochum, Fakultät für Bau- und Umweltingenieurwissenschaften
Date of final exam:2019/07/15
GND-Keyword:Tunnelbau; Tübbing; Strukturanalyse; Schildvortrieb; Tunnel
Institutes/Facilities:Sonderforschungsbereich 837, Interaktionsmodelle für den maschinellen Tunnelbau
Lehrstuhl für Statik und Dynamik
Dewey Decimal Classification:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurbau, Umwelttechnik
faculties:Fakultät für Bau- und Umweltingenieurwissenschaften
Licence (German):License LogoKeine Creative Commons Lizenz - es gilt der Veröffentlichungsvertrag und das deutsche Urheberrecht