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Chenyang Zhao

• The goal of this research is to investigate the effects of sub-systems during mechanized tunnel excavation via numerical simulation, and to develop the advanced process simulation techniques for the purpose of optimization of the computational costs. The influence of the most important sub-systems (face support, volume loss, tail void grouting, etc.) on tunneling induced ground movements and lining forces has been investigated. Special attention was paid to the effect of grout features in the near field around the tunnel. Furthermore, three advanced process simulation techniques, namely adaptive constitutive modeling, submodeling and hybrid modeling, have been introduced for numerical simulation of tunneling process. By using these approaches, the computation costs have been significantly reduced and these methods can benefit the design of experiments. Finally, the proposed methodologies have been validated based on two tunnel case studies.
• Ziel dieser Arbeit ist es, mittels numerischer Simulationen, den Einfluss von Subsystemen während des maschinellen Tunnelvortriebs zu untersuchen, sowie fortschrittliche Techniken der Prozesssimulation zu entwickeln, die eine Optimierung des Rechenaufwandes ermöglichen. Der Einfluss der wichtigsten Subsysteme (Volume Loss, Verpressmörtel, usw.) wurde hinsichtlich des Oberflächensetzungsverhaltens sowie der Tübbingkräfte untersucht. Besondere Aufmerksamkeit wurde der Wirkung des Verpressmörtels im Nahfeld des Tunnels gewidmet. Des Weiteren wurden drei moderne Methoden der Prozesssimulation, namentlich das "adaptive constitutive modeling", das "submodeling" und das "hybrid modeling", für die Anwendung im maschinellen Tunnelbau eingeführt. Durch die Verwendungen dieser Ansätze wurde der Berechnungsaufwand erheblich reduziert, wovon auch eine statistische Versuchsplanung profitieren kann. Schließlich wurden die dargestellten Methoden anhand zweier Beispiele aus dem Tunnelbau validiert.