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sich rechnerisch der Grenzzustand (labil zu stabil) bestimmen (Abb. 12.41). Dieses
als
Kennlinienverfahren
bekannte Bemessungsprinzip wird bei der Diskussion des auf
Beobachtungen beruhenden Entwurfs wieder aufgegrifen.
Um komplexe Hohlraumquerschnitte zu berechnen werden
numerische Modelle
angewendet. Dazu werden das Untertagebauwerk und das umgebende Gebirge in
Elemente begrenzter Grö
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e eingeteilt. Die Grö
ß
e der Elemente wird dabei je nach
Detaillierungsgrad angepasst. Schlie
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lich entsteht ein Modell, dessen Elemente die
Stofeigenschaten nachbilden. Die Einzelelemente stehen in Wechselwirkung und
ü
bertragen Kräte Verformungen. Von den numerischen Verfahren ist die
Finite-Ele-
ment-Methode (FEM)
die bekannteste. Ebenfalls zu den numerischen Verfahren zäh-
len die
Finite-Diferenzen-Methode (FDM)
und die
Randelementmethode (REM)
. Bei
all diesen Methoden handelt es sich um Diskretisierungsverfahren zur Lösung ge-
wöhnlicher und partieller Diferenzialgleichungen.
Numerische Diskretisierungsverfahren haben den Vorteil, auch komplexe Geo-
metrien und variable Randbedingungen in einfacher Weise modellieren zu können.
Man darf jedoch nicht vergessen, dass diese Verfahren nach ihrer theoretischen Ab-
handlung durch Richard Courant (1943) zunächst f
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r den Flugzeugbau und f
ü
r den
Hochbau entwickelt wurden (Dankert & Dankert 2013). Hier gibt es exakt deinierte
Materialen, bekannte Stofgesetze und klare Lastbilder. Bei geotechnischen Proble-
men ist dies jedoch nicht der Fall. Vielmehr kann das Gebirge auch mit modernen
Erkundungsmethoden nur näherungsweise beschrieben werden, die geotechnischen
Stofgesetze trefen nur bedingt zu, die Lastbilder sind unscharf. Die Geologie, die
Hydrogeologie und das Trennlächengef
ü
ge unterliegen gro
ß
en Schwankungen und
statistischen Unsicherheiten. Gerade die Wechselwirkung zwischen der Geologie und
dem Untertagebauwerk ist schwer zu modellieren.
Selbst bei korrekt arbeitenden FEM-Programmen ist es möglich „beliebigen Un-
sinn auszurechnen“ und diesen „in schönen bunten Graiken zu präsentieren“ (Dan-
kert & Dankert 2013: 697). Es besteht die Gefahr, dass allein durch das Erlernen der
Bedienung eines FEM-Programms das Verständnis f
ü
r die mathematischen, mechani-
schen und stolichen Zusammenhänge in den Hintergrund tritt und sich so grundle-
gende, möglicherweise fatale Fehler einschleichen, die jedoch kaum zu entdecken sind.
Die Herausforderung bei der Erstellung von Modellen ist daher zunächst die Unsi-
cherheiten zu erkennen, zu quantiizieren und durch die ingenieurgeologische Erkun-
dung zu reduzieren. Das gewählte Bauverfahren ist noch während des Aufahrens des
Hohlraums zu
ü
berpr
ü
fen und gegebenenfalls anzupassen. Dies spricht f
ü
r den auf
Beobachtungen beruhenden Entwurf, der im Folgenden vorgestellt wird.
Der auf Beobachtungen beruhende Entwurf
Bei diesem Entwurfskonzept wird das Verhalten des Gebirges während des Aufahrens
beobachtet und unmittelbar
ü
ber die Art der Sicherung entschieden. Voraussetzung
f
ü
r diese Strategie ist eine umfangreiche ingenieurgeologische und messtechnische
Überwachung des Gebirges.
Zu den gebräuchlichen Verfahren gehören (Bieniawski 1984, M
ü
ller 1978, Prinz
2011)
die ingenieurgeologische Kartierung während des Vortriebs
