DE19914973A1

DE19914973A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen eines früheren Spannungszustands, von Teilen der Gebirgskennlinie, zum Tunnelbau, Meßvorrichtung für den Tunnelbau, System für den Tunnelbau

Info

Publication number: DE19914973A1
Application number: DE1999114973
Authority: DE
Inventors: Thiemo Hagedorn
Original assignee: Tachus GmbH
Current assignee: Tachus GmbH
Priority date: 1999-04-01
Filing date: 1999-04-01
Publication date: 1999-11-18
Also published as: JP2002541365A; EP1175551A1; AU4390900A; CA2369020A1; WO2000060214A1; CN1357078A

Abstract

Ein Verfahren zum Bestimmen eines früheren Spannungszustands im Bereich eines Gebirges oder Bodens, umfaßt die Schritte: Anbringen einer Referenz für eine radiale Position, Freigraben eines Tunnelabschnitts, Einbringen einer radial wirkenden Stütze im Bereich der Referenz, Erfassen der auf die Stütze einwirkenden Kraft und/oder der Abmessung der Stütze, und Bestimmen des früheren Spannungszustands anhand der erfaßten Kraft und/oder Abmessung der Stütze. Ein Verfahren zum Bestimmen von Teilen der Gebirgskennlinie umfaßt die Schritte: Einbringen graduell veränderlicher radial wirkender Sicherungen, Zulassen einer Verformung durch geometrisches Verändern der eingebrachten Stütze, Erfassen der dann auf die Stütze einwirkenden Kraft, und Bestimmen eines Verlaufs und/oder eines Parameters der Gebirgskennlinie anhand der erfaßten Kraft und/oder anhand der Veränderung der Abmessung der Stütze. Die gewonnenen Werte werden in Tunnelbauverfahren und -systemen verwendet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen eines früheren Spannungszustands, von Teilen der Gebirgskennlinie, zum Tunnelbau, eine Meßvorrichtung für den Tunnelbau und ein System für den Tunnelbau gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.

Beim Bau von unterirdischen Hohlräumen, Kavernen und Tun nels ist dafür Sorge zu tragen, daß das Bauwerk nicht ein stürzt. Insbesondere in losen Böden werden deshalb Siche rungen eingebracht, die dauerhaft das Einstürzen verhin dern. Anhand der beiliegenden Figuren werden Überlegungen hierzu erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch einen Boden, in dem zukünftig ein Tunnel (gestrichelt angedeutet durch 104) gebaut werden soll. 101 ist die Geländeoberfläche, 102 ein ebener Geländeteil, 103 ein bergiger. Die x- und y-Ko ordinaten sind so gewählt, daß sie horizontal quer zur Tun nellängsrichtung bzw. vertikal verlaufen. Durch Pfeile 105 sind Spannungen bzw. Kräfte angedeutet, wie sie sich unter der Geländeoberfläche 101 ergeben können. Bei 101 sind sie Null. In die Tiefe (negative y-Richtung) nehmen sie zu und können auch in ihrer Richtung abhängig von Geländeformatio nen, Gesteinsformationen und ähnlichem unterschiedlich ver laufen.

Fig. 2 zeigt Verhältnisse, wie sie sich stationär einstel len, wenn ein Tunnel 200 gebaut ist. In der Regel ist eine Sicherung 201 vorhanden, beispielsweise aus Beton. Bei tief im Untergrund liegenden Hohlräumen bzw. Tunnels 200 wird die Sicherung 201 in der Regel nicht kräftig genug sein, um die über ihr liegende fast vollständig aufzunehmen. Viel mehr hat sie die Funktion, insoweit gegen das nachdrängende Material gegenzuhalten, daß sich dort Gewölbe 204 (nicht physisch vorhanden, sondern lediglich schematisch angedeu tet) ausbilden, die ihrerseits die darüber lastenden Kräfte außen um den Tunnel 200 herum leiten. Demnach ergibt sich durch den Tunnelbau eine Veränderung des ursprünglich vor handenen Spannungszustands dergestalt, daß Spannungen, die ursprünglich im Bereich des jetzt vorhandenen Tunnels wei tergeleitet wurden, insbesondere in der Nähe 202 des Tun nels, an diesem vorbeigeleitet werden. Die Sicherung 201 hält selbst einen Teil der Last, hat aber auch die Funkti on, die Stützkräfte des umgebenden Materials zu aktivieren, so daß sich (fiktive) Gewölbe 204 ausbilden, die die Kräfte bzw. Spannungen umleiten.

203 in Fig. 2 bezeichnet einen Pfeil in radialer Richtung. Es wird in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, daß nicht notwendigerweise Kavernen bzw. Tunnel mit kreisförmi gem Querschnitt betrachtet werden. Die Querschnitt können auch anders sein, beispielsweise oval, eiförmig, eckig oder ähnliches.

Ähnliche Überlegungen wie in der x-y-Ebene gelten in der y z-Ebene, wobei z in Vortriebsrichtung des Tunnels liegt. Dies ist in Fig. 3 gezeigt. 200 ist der schon gebaute Tun nel, 201 die Sicherung, beispielsweise die umlaufende Be tonschicht, 301 bezeichnet mechanische Stützen, die eine möglicherweise noch nicht ausgehärtete Sicherung 201 unter stützen. 300 ist die Ortsbrust, von der ausgehend der Tun nel in Vortriebsrichtung z geführt wird. Auch hier stellen sich Gewölbebildungen 302 und 303 ein, die insbesondere den Bau an der Ortsbrust 300 begünstigen, da die (virtuellen) Gewölbe 302, 303 insbesondere den Bereich an der Ortsbrust von der darüber lagernden fast freihalten. Die Gewölbe 302, 303 finden ihre "Auflager" im ungestörten Boden (rechts) bzw. bei junger Sicherung in den Stützen 301 (302 links) oder in der ausgehärteten Sicherung (303 links). Insbeson dere im Zusammenwirken der Mechanismen, wie sie in den Fig. 2 und 3 dargestellt sind, ergeben sich dadurch drei dimensionale "Gewölbe", über die Lasten seitlich am Tunnel bzw. an der Sicherung 201 vorbeigeführt werden. Solche "Gewölbe 204, 302, 303 stellen sich schon bei geringen Verformungen bzw. Dehnungen aufgrund der Bautätigkeit ein. Gleiche Überlegungen gelten für (nicht dargestellte) Gewöl bebildungen zum Auffangen (nicht dargestellter) horizonta ler Lasten.

Sowohl hinsichtlich der Gewölbe 204 in Fig. 2 und 302, 303 in Fig. 3 ist anzumerken, daß diese kaum vorhergesagt wer den können. Der umgebende Boden 202 ist nicht homogen, son dern häufig im Gegenteil stark inhomogen, beispielsweise von Zerklüftungen und Verwerfungen durchzogen, so daß sich ortsabhängig deutliche unterschiedliche Gewölbebildungen ergeben können.

Fig. 4 zeigt allgemein eine Materialkennlinie, wie sie der Boden, in dem der Tunnel zu bauen ist, idealisiert aufwei sen kann. Dargestellt ist die aufnehmbare Spannung S an der Ordinate 402 über der erfolgten Dehnung e auf der Abszisse 401. Das Material weist ausgehend vom ungestörten Zustand (e = 0) zunächst einen elastischen Bereich 411 auf, in dem mit zunehmender Dehnung e (bei Druckbelastung: Stauchung) auch die durch das Material übertragene Spannung S größer wird. In der Regel liegt dieser Bereich in einer Größenord nung von e < 1%. Bei stärkeren Dehnungen/Stauchungen e schließt sich ein plastischer Bereich 412 an. Hier bleibt die übertragene Spannung in etwa konstant. Das Material be ginnt plastisch auszuweichen, es fließt. Der Prozeß ist in der Regel irreversibel. Wenn die Dehnung e noch weiter zu nimmt, schließt sich der Versagensbereich 413 an, in dem das Material spröde bricht. Es wird rollig und kann nur noch eine geringe Spannung S übertragen. Die Kennlinie der Fig. 4 gilt prinzipiell in ähnlicher Weise für alle spröden Materialien, insbesondere Gesteine, Böden oder auch Bauma terialien wie Beton. Die absoluten Werte können sich natür lich unterscheiden.

Fig. 5 zeigt Spannungsverläufe, wie sie sich ausgehend von einem Tunnel 200 ergeben können. Dargestellt sind tangen tiale Komponenten (504, 505, also vertikal in Fig. 2) und radiale Komponenten (503, also horizontal in Fig. 2) im Bo den über dem Abstand x von der Tunnelwand. In diesem Zusam menhang wird darauf hingewiesen, daß die Richtung "tangen tial" und "radial" von der Position am Tunnelumfang abhän gen. An der gezeigten 3-Uhr-Position ist tangential verti kal und radial horizontal, während an einer 12-Uhr-Position tangential horizontal und radial vertikal wäre. Die radiale Spannungskomponente an der Tunnelwand (503 ganz links) ist Null, wenn kein Ausbauwiderstand vorhanden ist und ent spricht ansonsten dem Ausbauwiderstand. Sie strebt ausge hend von diesem Wert in Richtung weg vom Tunnel dem statio nären, ungestörten Zustand zu. 505 zeigt den Fall, daß die sich einstellenden Spannungsverteilungen so sind, daß der Boden nur im elastischen Bereich (Bereich 411) in Fig. 4 belastet wird. Die tangentiale Spannung hat dann an der Tunnelwand ihren Höchstwert (da durch diesen Bereich die unmittelbar über dem Tunnel liegenden Lasten hindurchgelei tet werden). Ausgehend vom Höchstwert sinkt die tangentiale Komponente mit zunehmenden Abstand x vom Tunnel 200 auf den stationären, ungestörten Zustand. 504 zeigt den Verlauf für den Fall, daß die Bodenbelastung so hoch ist, daß der pla stische Bereich 412 des Materials in Anspruch genommen wird. Es versagt hier noch nicht. Im ansteigenden Bereich 504b kann ein noch plastischer Materialbereich (aufgrund der durch das Material geleiteten tangentialen Spannung) angenommen werden, während im Bereich 504a der elastische Bereich vorliegt. In Fällen, in denen das den Tunnel umge bende Material 202 im Bereich 413 (rolliges Material) bela stet würde, würden ohne Ausbauwiderstand Ausbrüche und Ein stürze erfolgen.

In Fig. 6 zeigt Kurve 601 eine Gebirgskennlinie. Darge stellt ist der notwendige Ausbauwiderstand SA über der Deh nung e. Der Ausbauwiderstand ist diejenige Spannung bzw. Kraft, die von einer während des Baus eingebrachten Siche rung übernommen werden muß, um den einmal gegrabenen Tunnel bei der angegebenen Dehnung e dauerhaft zu halten. In die sem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß die Dehnung e im Tunnelbau letztendlich eine Durchmesserverengung des ge grabenen Tunnels bedeutet. Eine große Dehnung würde einem vergleichsweise klein gewordenen Tunneldurchmesser entspre chen.

Die Dehnung Null entspricht dem ungestörten Zustand, dem sog. Primärspannungszustand S0, wie er beispielsweise in Fig. 1 bei 104 oder in Fig. 5 bei großen x-Werten anzutref fen wäre. Praktisch wird dieser Fall nicht angetroffen wer den können, da man ausgehend von der Ortsbrust 300 in Fig. 3 nur in Bereich vorstoßen kann, die schon durch die frühe ren Aktivitäten Veränderungen (z. B. Gewölbebildung 302, 303) erfahren haben. Dies entspricht dem Bereich 304 in Fig. 3 in Vortriebsrichtung vor der Ortsbrust 300. Schon hier hat eine geringe Verformung, die sog. Vorverformung, stattgefunden. In Fig. 6 ist sie durch ev auf der Ordinate dargestellt. Will man (theoretisch) diesen Dehnungszustand dauerhaft halten, wäre ein Ausbauwiderstand SA notwendig, der im Vergleich zum Primärspannungszustand S0 schon leicht abgenommen hat, die Differenz wurde durch eine Spannungsum lagerung (z. B. virtuelle Gewölbe 204, 302, 303) übernommen. Bei zunehmender Dehnung e sinkt zunächst der Ausbauwider stand SA stetig, da ein zunehmender Anteil der Last durch diese Spannungsumlagerung übernommen wird. Wenn jedoch eine weitere Dehnung erfolgt, kann der Fall auftreten, daß man in den plastischen Bereich 412 des Materials 202 um den Tunnel herum gelangt. Dann können insoweit keine weiteren Kräfte mehr aufgenommen werden, und die Kurve flacht sich ab. Übersteigen die Dehnungen die Arbeitsfähigkeit des Ge birges, bricht es spröde. Das Verhalten ist analytisch nicht vorhersagbar.

Eine Gebirgskennlinie ist spezifisch für eine bestimmte Po sition z im Tunnel (und im übrigen auch für eine bestimmte Position längs des Umfangs des Tunnels). Fig. 14 zeigt als dritte Achse die z-Achse (perspektivisch), so daß längs der z-Achse weitere, für die jeweilige z-Position geltende Ge birgskennlinien angetragen werden können. Es ergibt sich dann eine Kurvenschar bzw. ein dreidimensionales Relief.

Zur Aktivierung der Haltekräfte des Gebirges wird die Si cherung 201 eingebaut. Grundsätzlich ist es hier wünschens wert, zeit-, kosten- und materialsparend zu arbeiten. Diese bekannte Forderung führt zu einer Konstruktion, bei der möglichst stark die Stützkräfte im umgebenden Material selbst genützt werden sollen, um eine dementsprechend schwächere Sicherung 201 einbauen zu können. Kurve 602 in Fig. 6 zeigt eine Kennlinie ähnlich der aus Fig. 4. Sie stellt beispielhaft das Verhalten des Materials der Siche rung dar, wobei hier vom ausgehärteten Zustand ausgegangen wird. Die Kurve 602 ist in gewisser Weise gegenläufig zur Kurve 601, da bei stabilen Verhältnissen diejenigen Kräfte, die nicht vom umgebenden Material übernommen werden können (Kurve 601) von der Sicherung (Kurve 602) übernommen werden müssen. Die Kurve beginnt bei einer Dehnung des den Tunnel umgebenden Materials von etwa ev, weil zu einem früheren Zeitpunkt (noch kleinere Dehnung) das Material nicht zu gänglich ist und demzufolge die Sicherung nicht eingebaut werden kann. Im Punkt 603 schneiden sich die beiden Kurven. Hier würde sich bei den gezeigten Materialparametern ein stabiles Gleichgewicht einstellen.

Für die Konstruktion der Sicherung 201 ist es, solange Oberflächensetzungen außer Betracht bleiben können, grund sätzlich wünschenswert, einen möglichst niedrigen Bereich der Gebirgskennlinie 601 zu treffen, beispielsweise etwa bei 605, da dann einerseits noch Reserven in der Tragfähig keit des umgebenden Materials vorhanden sind (bis hinunter zum Punkt 606) und andererseits auch die Sicherung selbst noch Kraftreserven aufweist.

Das grundlegende Problem im Stand der Technik ist, daß die Gebirgskennlinie 601 bestenfalls qualitativ bekannt ist. Häufig können aber Primärspannungszustand S0 und Gefälle der Kurve 601 nur geschätzt werden. Um ein Einstürzen des Tunnels zu vermeiden, muß deshalb von Worst-Case-Betrach tungen ausgegangen werden, so daß häufig hohe Sicherheits reserven angenommen und unnötig kräftige Sicherungen einge baut werden.

Fig. 7 zeigt ein typisches zeitliches Abbindeverhalten von im Tunnelbau verwendetem Beton, wie er beispielsweise zum Bau der Sicherung verwendet werden kann. Dargestellt ist die aufnehmbare Spannung SS über der Zeit t. Unmittelbar nach dem Einbau ist der Beton flüssig, erreicht aber bis zum Zeitpunkt t1 eine Grundfestigkeit, die schon geeignet ist, gewisse Kräfte aufzunehmen, und die insbesondere dafür sorgt, daß der Beton am eingebauten Ort bleibt. Bei schnell härtenden Betonen liegt die Zeit t1 im Bereich von Sekunden bis Minuten. Nach dem Zeitpunkt t1 schließt sich eine Rast zeit t1 bis t2 an, in der die Spannungsfestigkeit mehr oder minder konstant bleibt. Es kann sich hierbei um Stunden handeln. Bis zum Zeitpunkt t3 erfolgt dann das vorläufig endgültige Aushärten. Typische Werte für t3 seit dem Einbau sind 12 bis 24 Stunden.

Fig. 8 zeigt schematisch ein aus der DE 196 50 330.2 vom gleichen Anmelder bekanntes Tunnelbauverfahren, in dem die Erfindung angewendet werden kann. Ausgehend von der Orts brust 300 wird hier vorauseilend die Sicherung 201 herge stellt. Hierzu ist eine Maschine 800 vorgesehen, die vor zugsweise geschlossen um den Tunnelumfang herum umläuft und in ihrer Bewegungsrichtung vorne schlitzt und hinten in den gegrabenen Schlitz Beton drückt. Durch geeignete Steue rungs- bzw. Regelungsmechanismen wird die Arbeitsweise der Maschine gesteuert bzw. geregelt. Nach dem Einbringen der Sicherung 201 wird ausgehend von der Ortsbrust 300 das Ma terial abgegraben und entfernt. Die soeben freigelegte Si cherung 201 wird dann durch Stützen 301 unterstützt, bis sie ihre Endfestigkeit erreicht hat.

Der Umlauf der Maschine 800 um den Tunnelumfang kann wie in den Schemazeichnungen b bis e gezeigt erfolgen. Gemäß b können geschlossene Kreisringe erzeugt werden. Gemäß c kön nen geneigte, geschlossene Kreisringe erzeugt werden, die zu einer geneigten Ortsbrust 300 führen, die weniger ein sturzgefährdet ist. Gemäß d kann einer Schraubenlinie ge folgt werden, deren Ganghöhe in etwa der Bearbeitungsbreite (Δz) der Maschine 800 entspricht. Gemäß e kann eine geneig te Schraubenlinie eingeregelt werden, so daß sich ein kon tinuierlicher Arbeitsvorgang bei geneigter Ortsbrust er gibt. Die Stützen 301 werden mit dem Fortschreiten des Bau werks mitgeführt.

Hinsichtlich weiterer Eigenschaften und Details des bekann ten Tunnelbauverfahrens wird auf die schon genannte Anmel dung sowie auf die nicht vorveröffentlichte DE 198 59 821 verwiesen.

Fig. 8f zeigt schematisch den Verlauf der Dehnung e (kor respondierend zur Schrumpfung des Tunneldurchmessers) in Abhängigkeit von der z-Koordinate. zo bezeichnet den (momentanen) Punkt der Ortsbrust 300. Schon rechts davon ist eine bestimmte Verformung aufgetreten, da sich das Ma terial geringfügig in den schon gegrabenen Tunnel 200 hin einwölbt. Dies entspricht der Vorverformung ev aus Fig. 6. Wenn Material abgegraben ist (links von zo), werden weitere Stützkräfte entzogen, so daß auf der Sicherung 201 und den Stützen 301 Kräfte lagern. Im Vorgriff auf die zu beschrei bende Erfindung wird von einstellbaren bzw. in ihren Abmes sungen unterschiedlichen Stützen ausgegangen. Es werden da durch weitere Verformungen (Schrumpfungen des Tunneldurch messers und damit einhergehende Dehnungen/Stauchungen des Materials und des Betons der Sicherung 201) zugelassen. Am Ort za wird ein ausgehärteter Beton angenommen. Hier werden deshalb die Stützen 301 entfernt. Es hat sich eine deutlich größere Verformung ev eingestellt, die sich jedoch auch im Laufe der weiteren Standzeit noch vergrößert, bis sie einen (hoffentlich) stationären Wert es annimmt.

Aufgabe der Erfindung ist es, Verfahren und Vorrichtungen anzugeben, mit denen Materialparameter an der Baustelle ge nauer als bisher bestimmt werden können und die somit ange paßte Baumaßnahmen erlauben.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen An sprüche gelöst. Abhängige Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.

Nachfolgend werden Aspekte der Erfindung beschrieben, die einzeln oder kombiniert miteinander angewendet werden kön nen.

Nach einem ersten Aspekt wird ein Verfahren und eine Vor richtung zum Ermitteln eines früheren Spannungszustands an gegeben. Hierunter wird ein Spannungszustand verstanden, der möglichst ungestört von Baumaßnahmen ist. Insbesondere kann es sich um den Primärspannungszustand S0 handeln, wie er in Fig. 1 im Bereich des zukünftig zu bauenden Tunnels 104 angedeutet ist. Um einen früheren Spannungszustand SV zu ermitteln, wird möglichst frühzeitig und insbesondere vorauseilend eine in ihrer radialen Position bestimmte oder bestimmbare Referenz eingebracht. Nach dem Auffahren eines Abschlags wird eine Stütze eingebracht, anhand deren Abmes sung und/oder Stützkraft auf den früheren Spannungszustand geschlossen werden kann.

Gemäß einem weiteren Aspekt werden ein Verfahren und eine Vorrichtung angegeben, mit denen Materialparameter bzw. Teilverläufe der Gebirgskennlinie ermittelt werden können. Es können beispielsweise Elastizitätsmodule und damit Stei gungen der Gebirgskennlinie ermittelt werden. Sofern vorher der frühere Spannungszustand/Primärspannungszustand wie oben ermittelt wurde, kann die Gebirgskennlinie insgesamt genauer als bisher ermittelt werden. Die Ermittlung erfolgt dadurch, daß man an einer bestimmten Stelle, insbesondere in Bereichen nahe hinter der Ortsbrust, in denen variable Stützen stehen, an diesen Stützen Verformungen (in der Re gel Schrumpfungen des Tunneldurchmessers) zuläßt. Dabei können die Verformungen und/oder die Stützkräfte bzw. deren Änderung gemessen werden. Bezugnehmend auf einen oder meh rere gemessene Werte können die gewünschten Parameter und Teilverläufe ermittelt werden.

In einem weiteren Aspekt der Erfindung werden ein Tunnel bauverfahren und ein System hierfür angegeben, mit denen die Parameter wie oben beschrieben ermittelt werden können, wobei diese Parameter anschließend zur Auslegung/Dimen sionierung/Parametrisierung einer Sicherung verwendet wer den. Genauso können die ermittelten Umgebungsparameter auch zur Ansteuerung variabler Stützen herangezogen werden. Die Ansteuerung der Stützen kann kraftgesteuert oder weggesteu ert erfolgen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Meßvor richtung angegeben, mit der gleichzeitig Lasten und Abmes sungen erfaßt werden können. Es handelt sich dabei vorzugs weise um eine Stütze, die anfänglich, insbesondere unmit telbar nach dem Auffahren eines Abschlags, angebracht wird, vorzugsweise so, daß die noch junge Sicherung unterstützt wird. Stützkräfte und/oder Abmessungen der Stütze können direkt oder indirekt gemessen werden.

Unter "Sicherung" werden in dieser Beschreibung dauerhafte Einbauten verstanden, die insbesondere druckfest sind. In der Regel wird es sich um Betonauskleidungen handeln. Es können jedoch auch andere, gleich wirkende Materialien ver wendet werden. In den früheren Anmeldungen des gleichen An melders wurde die Sicherung als "Stützschicht" bezeichnet.

Unter "Stütze" wird in dieser Beschreibung eine temporär eingebrachte Vorrichtung verstanden, die Stützkräfte in mehr oder minder radial nach außen zeigender Richtung auf bringt.

Die Größen Spannung S und Kraft F hängen über S = F/A zu sammen, wobei A die Fläche ist, durch die hindurch die Kraft F läuft. Insbesondere soweit Materialparameter be trachtet oder Materialverhalten beschrieben wird, ist es sinnvoll, von Spannungen auszugehen, da diese das Material verhalten gut charakterisieren.

Unter Dehnung e werden in diese Beschreibung häufig Stau chungen verstanden. Dies gilt insbesondere für den den Tun nel in nächster Nähe umgebenden Boden wie auch für das Ma terial der Sicherung. Im Laufe des Baufortschritts sowie im Laufe der Lebensdauer wird sich darüber hinaus in der Regel auch der Tunneldurchmesser verkleinern und gegen einen sta tionären Endwert konvergieren.

Nachfolgend werden bezugnehmend auf die Zeichnungen einzel ne Ausführungen der Erfindung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung von Spannungsverläu fen im Boden,

Fig. 2 und 3 schematische Darstellungen von Spannungsver läufen im Bereich eines gebauten Tunnels,

Fig. 4 schematisch eine Kurve zur Darstellung von Materi alverhalten,

Fig. 5 prinzipiell Spannungsverläufe ausgehend von einem gebauten Tunnel,

Fig. 6 eine Gebirgskennlinie,

Fig. 7 das Zeitverhalten von Beton,

Fig. 8 schematisch ein bekanntes Tunnelbauverfahren,

Fig. 9 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfah rens zur Bestimmung eines früheren Spannungszu stands,

Fig. 10 ein Blockdiagramm zum Bestimmen von Materialparame tern oder Teilen der Gebirgskennlinie,

Fig. 11 ein Blockdiagramm, in dem in Kombination mehrere erfindungsgemäße Tunnelbauverfahren schematisch dargestellt sind,

Fig. 12 eine erfindungsgemäße Meßvorrichtung,

Fig. 13 eine erfindungsgemäßes Tunnelbausystem, und

Fig. 14 eine Kurvenschar.

Fig. 9 zeigt schematisch ein Verfahren zur Ermittlung eines früheren Spannungszustands SF, insbesondere des Primärspan nungszustands S0. In einem frühen Verfahrensschritt 901 wird eine Referenz für eine radiale Position erzeugt. Vor zugsweise wird die Referenz vorauseilend (in z-Richtung vor der Ortsbrust 300) erzeugt. Die Referenz kann absolut oder relativ sein. Absolut hieße, daß ihre absolute Position eingestellt bzw. gemessen und später bezugnehmend bei spielsweise auf ein im schon gebauten Tunnel vorhandenes Koordinatensystem ermittelt wird. Relativ hieße, daß zwei oder mehrere Referenzen angebracht werden, deren Position zueinander im weiteren ausgewertet wird. Im Verfahren der Fig. 8 können beispielsweise die Innenoberflächen 201a und 201b als Referenzen dienen, die relativ zueinander über wacht und vermessen werden. Beim Einbringen der Referenz erfolgt dies absolut oder relativ zueinander vergleichswei se genau, so daß ein Maß für einen noch vergleichsweise un gestörten Zustand (allenfalls Vorverformung ev in Fig. 6) vorhanden ist.

Im Schritt 902 erfolgt das substantielle Abgraben von Mate rial aus dem Bereich des zukünftigen Tunnels. In Fig. 8 wird dann ausgehend von der Ortsbrust 300 durch geeignete Gerätschaften (nicht gezeigt), beispielsweise Tunnelbagger, in +z-Richtung Material abgegraben. Als Resultat dieser Maßnahme können weitere Dehnungen e (Materialstauchungen in der jungen Sicherung 201, Schrumpfung des Tunneldurchmes sers) erwartet werden. Dadurch ändert sich auch die Lage der Referenz.

In Schritt 903 der vorzugsweise möglichst bald nach dem Schritt 902 erfolgt, wird eine Stütze 301 möglichst nahe vor die Ortsbrust gebracht. Die Stütze 301 ist so ausge legt, daß sie Abmessungen und/oder Stützkräfte bestimmen kann. Insbesondere kann sie ihre eigenen Abmessungen be stimmen und damit mittelbar auch die Lagen der Referenzen.

Im Schritt 904 werden vorzugsweise Stützkraft F und Abmes sungsparameter, symbolisiert durch die Dehnung e, gemeinsam bestimmt. Aus den so bekannt gewordenen Größen kann der frühere Spannungszustand, insbesondere der Primärspannungs zustand, ermittelt werden. Hierbei kann beispielsweise von folgenden grob skizzierten Betrachtungen ausgegangen wer den.

Die über dem Tunnel lagernde Last F0 (entsprechend dem Pri märspannungszustand S0) wird aufgefangen durch eine Kombi nation aus dehnungsabhängiger Lastübernahme durch das umge bende Material F_Berg(e) (entsprechend Gewölben 204, 302, 303), der ebenfalls dehnungsabhängigen Kraft durch die Stütze F_stütze(e) und, sofern schon eine Sicherung vorhanden ist, der von der Sicherung schon übernommenen Kraft F_sicher(e), die ebenfalls dehnungsabhängig ist. Vereinfacht kann deshalb geschrieben werden:

F0 = F_Berg(e) + F_sicher(e) + F_stütze(e).

F_stütze(e) kann gemessen werden. F_sicher(e) kann aus der gemes senen Verformung und den bekannten Materialparametern des Materials der Sicherung (siehe z. B. Fig. 7) vergleichsweise genau bestimmt werden. F0 und F_Berg(e) sind dagegen a priori unbekannt. Sofern jedoch eine frühzeitige (d. h. bei insge samt noch kleinen Dehnungen erfolgende) Bestimmung von Stützkräften und Dehnungen erfolgt, kann F_Berg(e) hinreichend sicher abgeschätzt werden. Wenn beispielsweise aufgrund der Eigenheiten des Bauverfahrens die Vorverformung ev Null oder sehr klein ist (beispielsweise < 5%), kann die schon vom umgebenden Gelände übernommene Stützkraft F_Berg(e) pau schaliert angesetzt oder vernachlässigt, d. h. zu 0 ge schätzt werden. Somit kann dann F0 bzw. S0 bestimmt werden. Die Abschätzung der schon vom umgebenden Gelände übernomme nen Stützkraft F_Berg(e) erfolgt bezugnehmend auf die im Schritt 904 ermittelten Werte.

Die eben angesprochenen Überlegungen werden im Schritt 905 durchgeführt. Es wird dabei insbesondere die Tatsache aus genützt, daß bei noch kleinen Dehnungen die schon vom umge benden Gelände übernommene Stützkraft hinreichend genau ab geschätzt werden kann. Bei größeren Dehnungen ist dies nicht mehr möglich.

Sofern eine Sicherung noch nicht vorgesehen ist, kann der frühere Spannungszustand bzw. Primärspannungszustand natür lich ohne Betrachtung der Sicherung erfolgen. Zur Abschät zung der schon vom umgebenden Material übernommenen Stütz kräfte F_Berg(e) können mathematische Verfahren wie Finite- Elemente-Verfahren oder ähnliches herangezogen werden.

Es wird in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, daß die obige Gleichung lediglich qualitativ zu verstehen ist. Vek toreigenschaften der Kräfte bzw. Tensoreigenschaften der Spannungen können zusätzlich berücksichtigt werden. Es kön nen Finite-Elemente-Verfahren verwendet werden.

Zur Ermittlung des früheren Spannungszustands und insbeson dere zur Abschätzung der schon vom umgebenden Material übernommenen Stützkräfte können weitere Einflußgrößen be rücksichtigt werden, insbesondere: neu vor Ort gewonnene geologisch Erkenntnisse, Erkenntnisse, die aus in Vor triebsrichtung weiter hinten liegenden Tunnelabschnitten gewonnen wurden, allgemeine Erfahrungswerte von Bedienungs personen, Abschätzung der Vorverformung, usw.

Als Ergebnis erhält man schließlich einen früheren (also möglichst unbeeinflußten) Spannungszustand SF, insbesondere den Primärspannungszustand S0. Letzterer entspricht dem Schnittpunkt der Kurve 601 mit der Ordinate.

Fig. 10 zeigt ein Verfahren zum Bestimmen von Teilen bzw. Parametern einer Gebirgskennlinie. Ganz allgemein gespro chen können Wertepaare aus Stützkraftänderung und Geome trieänderung des Tunnels ermittelt werden. Hieraus können Parameter wie beispielsweise Elastizitätsmodul des umgeben den Bodens bestimmt werden. Die Bestimmung von Stützkraft und Geometrieänderung kann mit einer geeignet ausgelegten Stütze 301 erfolgen, was später erläutert wird. Es können bestimmbare oder vorbestimmte Geometrie- oder Kraftverände rungen durch Ändern der eingebrachten Stütze zugelassen werden. Sich daraus ergebende Kraft- oder Geometrieänderun gen können gemessen werden.

Sofern der frühere Spannungszustand bzw. Primärspannungszu stand wie oben beschrieben bestimmt wurde, kann dann aber mals bezugnehmend auf die oben angegebene Formel die vom umgebenden Gelände übernommene Stützkraft ermittelt werden, so daß sich weitere absolute Werte zur Festlegung der Ge birgskennlinie ergeben. In Fig. 10 kann dies beispielsweise so erfolgen, daß an einer Stütze (beispielsweise zweite von rechts in Fig. 8) zunächst ein Wertepaar aus Stützkraft F1 und Abmessung r1 im Schritt 1001 gemessen wird. Im Schritt 1002 wird dann eine bestimmte Verformung in radialer Rich tung zugelassen. Es wird dann im Schritt 1003 abermals ein Wertepaar aus neuer Stützkraft F2 und neuer Abmessung r2 ermittelt. Aus den so gewonnenen Werten können Größen wie Dehnung e, Dehnungsänderung Δe, Kraftänderung ΔF und Ela stizitätsmodul E bestimmt werden. Der Elastizitätsmodul E des Gebirges ist dabei in der Regel nicht mehr geschlossen lösbar, sondern kann beispielsweise durch "Justieren" an hand von Vergleichsrechnungen ermittelt werden. Es können Finite-Elemente-Verfahren eingesetzt werden.

Sofern der frühere Spannungszustand bzw. Primärspannungszu stand bestimmt wurde, kann dann im Schritt 1005 die vom um gebenden Gelände übernommene Stützkraft qualitativ anhand der oben genannten Formel ermittelt werden. Es ergibt sich dadurch ein weiterer Punkt auf der Gebirgskennlinie in Fig. 6. Durch wiederholtes Anwenden des Verfahrens in Fig. 10 gelangt man so zu einer genaueren Ermittlung der Gebirgs kennlinie. Wie schon gesagt, ist diese für einen bestimmten Ort z in Vortriebsrichtung spezifisch. Sie kann jedoch als Abschätzung für kommende Kennlinien verwendet werden, so daß ein genauer angepaßter Bauvorgang möglich wird.

Fig. 11 zeigt schematisch in Kombination mehrere erfin dungsgemäße Tunnelbauverfahren. Im Schritt 1101 werden Grö ßen wie bezugnehmend auf die Fig. 9 oder 10 beschrieben bestimmt. Es können der frühere Spannungszustand SF bzw. Primärspannungszustand S0, Materialparameter (z. B. Elasti zitätsmodul E) oder auch die Gebirgskennlinie bestimmt wor den sein. Die so gewonnenen Daten können in verschiedener Weise verwendet werden:
Im Schritt 1102 erfolgt die Dimensionierung der zukünftig einzubauenden Sicherung 201. Die Dimensionierung kann Mate rialparameter für das Material der Sicherung 201 (bei spielsweise Mischungsverhältnisse, Endfestigkeiten, . . .), Stärke der Sicherung (in r-Richtung), usw., umfassen. Zur Ermittlung der Parameter der zukünftigen Sicherung können beispielsweise die Überlegungen herangezogen werden, die anhand der Fig. 6 erläutert wurden. Der Vorteil gegenüber dem Stand der Technik ist, daß die Gebirgskennlinie genauer abgeschätzt werden kann und somit angepaßtere Parameter ge wählt werden können. Da ein früherer Spannungszustand für einen Bereich nahe an der Ortsbrust und eine Gebirgskennli nie für einen Bereich nicht allzu weit hinter der Ortsbrust bestimmt werden kann, liegen hilfreich Daten vor, um Dimen sionierungen für Bereiche vor der Ortsbrust vorzunehmen.

Im Schritt 1103 können variable Stützen kraft- oder wegge steuert angesteuert werden. Insbesondere kann dadurch ein angepaßter Dehnungswert e für die ausgehärtete Sicherung 201 angefahren werden. Beispielsweise ist aus Diagrammen entsprechend Fig. 7 das Verhalten des Materials der Stütz schicht bekannt, insbesondere ihre Lastaufnahmefähigkeit für den ausgehärteten Zustand. Es kann dann beurteilt wer den, bei welcher Dehnung e (Fig. 6) sich ein Gleichgewicht zwischen dem vom umgebenden Gelände geforderten Ausbauwi derstand und dem von der Sicherung tatsächlich lieferbaren Ausbauwiderstand einstellt. Dieser Punkt kann gezielt ange fahren werden, so daß ein an die tatsächlichen Gegebenhei ten gut angepaßtes Gleichgewicht eingestellt wird.

Da gebaute Tunnel bestimmte Mindestdurchmesser nicht unter schreiten dürfen, die stattfindende Dehnung aber nur unge nau bekannt war, mußte zur Sicherstellung des Mindestdurch messers eine bestimmte Sicherheitsreserve zuviel ausgebro chen werden. Da mit dem beschriebenen Verfahren die Dehnung besser vorhersagbar ist und insbesondere für die unmittel bar vorausliegenden Ausbrüche besser vorhergesagt werden kann, kann auch die Sicherheitsreserve beim Ausbruch ver ringert werden.

Fig. 14 zeigt schematisch eine Karte von Gebirgskennlinien, wie sie sich bei fortwährender Anwendung der oben beschrie benen Verfahren ergeben kann. Dargestellt sind verschiedene Gebirgskennlinien mit der z-Koordinate als Parameter. zo ist der Ort der momentanen Ortsbrust. Hierfür konnte der frühere Spannungszustand bzw. Primärspannungszustand 1401 bestimmt werden. Für dahinter liegende Orte konnten schon mehrere Punkte der Gebirgskennlinie ermittelt werden, so daß sich zunehmend vollständigere Kennlinien ergeben. So bestehen die Kurven 1402 bis 1406 zunehmend aus zwei bis sechs Meßpunkten und liefern daher zunehmend vollständigere Kennlinien.

Kurve 1407 entspricht einer Darstellung des früheren Span nungszustands bzw. Primärspannungszustands in Abhängigkeit von der z-Koordinate. Gezeigt ist ein Beispiel mit deutlich variierenden Werten. zz ist der Ort einer zukünftig zu bau enden Sicherung. Zu ihrer Dimensionierung kann beispiels weise auf Extrapolation bisher gewonnener Werte zurückge griffen werden. Beispielsweise kann Kurve 1407 in z- Richtung extrapoliert werden (1. Ableitung konstant). Für den Ort zz der zukünftigen Sicherung ergibt sich ein Schnittpunkt 1409. Er kann als Schätzwert für den dort herrschenden Primärspannungszustand genommen werden. Es kann auch eine weiterer Sicherheitszuschlag 1410 erfolgen, so daß sich ein Schätzwert 1411 für den Primärspannungszu stand ergibt. Dieser kann zu Dimensionierung der Parameter der Sicherung verwendet werden. Im späteren Verlauf kann sich dann beispielsweise herausstellen, daß nicht der Schätzwert 1411 richtig war, sondern der später tatsächlich gemessene Wert 1412.

Mit 1104 sind weiterführende Sicherungsmaßnahmen angedeu tet. Wenn z. B. festgestellt wird, daß die Stütze 301 eine Stützkraft aufnimmt, die die Sicherung 201 selbst dann nicht übernehmen wird können, wenn sie ausgehärtet ist (oder Sicherheitsreserven zu klein sind), können weiterge hende Maßnahmen veranlaßt werden, etwa das Einbringen zu sätzlicher Sicherungen, Flucht oder ähnliches. Es können Alarme ausgegeben werden.

Im Diagramm der Fig. 14 werden Gebirgskennlinien ermittelt, die tendentiell um so weiter fortgeschrieben sind, je wei ter der Ort hinter der Ortsbrust liegt. Immer jedoch können die schon vorhandenen Werte der Gebirgskennlinie geeignete extrapoliert werden, um anhand dieser extrapolierten Ge birgskennlinien weitere Bestimmungen treffen zu können, et wa zur Ansteuerung der Stützen am jeweiligen Ort. Beispiel haft angedeutet ist dies durch die gestrichelte Kurve 1402a. Durch später hinzugewonnene Meßwerte können die ex trapolierten Kurven an die tatsächlichen Verhältnisse ange paßt werden.

Fig. 12 zeigt beispielhaft eine Meßvorrichtung für den Tun nelbau. Fig. 12a zeigt schematisch eine als Ringstütze aus gelegte Meßvorrichtung im eingebauten Zustand. Die Ring stütze weist Verstrebungen 1201 auf, von denen einige oder alle längenveränderlich sein können, beispielsweise hydrau lisch. Die Verstrebungen wirken auf Anlageplatten 1202, die flächig ausgebildet sind und entsprechend der Tunnelkontur profiliert sein können. Die Verstrebungen 1201 sind vor zugsweise gelenkig an den Anlageplatten 1202 sowie an be nachbarten Verstrebungen angelenkt. Fig. 12b zeigt schema tisch eine Verstrebung 1201d zwischen zwei Anlageplatten 1202c und 1202d. Die Verstrebung weist einen Hydraulikzy linder 1204 und einen Hydraulikkolben 1203 auf. Der Hydrau likzylinder empfänge unter Druck stehendes Hydraulikfluid über eine Leitung 1205, die von einer Hydraulikquelle 1206 gespeist wird. An der Verstrebung ist eine Sensorik 1210 vorgesehen. Die Sensorik kann die Länge der Verstrebung oder Längenänderungen messen und entsprechende Daten wei terleiten. Daneben kann auch eine Lagesensorik 1212 vorge sehen sein, um die Lage der Verstrebung und damit die Wir krichtung der durch sie erzeugten Kräfte (vektoriell) be stimmen zu können. Auch eine Krafterfassung ist vorgesehen. Es kann sich beispielsweise um Dehnungsmeßstreifen oder Kraftmeßdosen handeln. Andererseits kann die Kraft auch aus dem herrschenden Hydraulikdruck ermittelt werden. 1211 kennzeichnet die Krafterfassungseinrichtung, 1210 die Ab messungserfassungseinrichtung und 1212 die Lageerfassungs einrichtung. Die genannten Erfassungseinrichtungen können an mehreren oder allen Verstrebungen 1201 vorgesehen sein. Durch vektorielle Betrachtung der herrschenden Kräfte kön nen vergleichsweise genaue Werte für die radial aufgebrach ten Stützkräfte ermittelt werden. Darüber hinaus können Kräfte in mehrere Richtungen ermittelt werden. Für eine Stütze kann eine Datenauswertungs- bzw. -aufbereitungsein richtung vorgesehen sein, die aus den Daten der einzelnen Sensoren und Aufnehmer aufbereitete Daten erzeugt.

Fig. 13 zeigt ein Tunnelbausystem. Es weist die als Meßvor richtung ausgebildete Stütze 301 auf, die mehrere Sätze von Sensoren 1210 bis 1212 für Abmessung, Kraft und Lage auf weist. Das System kann mehrere der gezeigten Stützen auf weisen. Eine Regelung bzw. Steuerung 1300 empfängt die Meß werte. Sie kann weitere Meßwerte empfangen. Eine Bestim mungseinrichtung 1301 bestimmt wie oben beschrieben einen früheren Spannungszustand, insbesondere den Primärspan nungszustand und/oder Materialparameter bzw. Teilverläufe oder Verläufe der Gebirgskennlinie. Eine Ermittlungsein richtung 1302 ermittelt daraus Parameter der zukünftig zu bildenden Stützschicht und steuert dementsprechend die Ma schine 800 an oder gibt die einzustellenden Parameter aus, damit sie anderweitig eingestellt werden können. Eine zwei te Ermittlungseinrichtung 1303 ermittelt vorzunehmende Ver änderungen einer oder mehrerer Stützen 301 und gibt diese entweder aus steuert die Veränderungen selbst ein.

Claims

1. Verfahren zum Bestimmen eines früheren Spannungszu stands im Bereich eines Gebirges oder Bodens, in dem ein Tunnel gegraben wird,
gekennzeichnet durch die Schritte
Anbringen einer Referenz für eine radiale Position, Freigraben eines Tunnelabschnitts,
Einbringen einer radial wirkenden Stütze im Bereich der Referenz,
Erfassen der auf die Stütze einwirkenden Kraft und/oder der Abmessung der Stütze, und
Bestimmen des früheren Spannungszustands anhand der er faßten Kraft und/oder Abmessung der Stütze.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung des früheren Spannungszustands auch be zugnehmend auf eine Abschätzung der schon vom Gebirge übernommenen Stützkräfte erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschätzung bezugnehmend auf eine Abschätzung der stattgefundenen Dehnung und/oder auf lokale Gebirgspa rameter und/oder auf Erkenntnisse aus in Vortriebsrich tung weiter hinten liegenden Tunnelabschnitten erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Freigraben des Tunnelabschnitts vorauseilend eine vorzugsweise um den Tunnelumfang umlaufende Siche rung gebildet wird, wobei

- ein Bereich der Sicherung, vorzugsweise ihre Innen oberfläche als Referenz für radiale Positionen dient,
- die Stütze an der Innenoberfläche der Sicherung an greift, und
- die Bestimmung des früheren Spannungszustands auch bezugnehmend auf eine Ermittlung der von der Stütz schicht übernommenen Stützkräfte erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung bezugnehmend auf Kenngrößen und/oder Kennlinien des Materials der Sicherung erfolgt.

6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als früheren Spannungszustand der Primärspannungszustand des Gebirges oder Bodens be stimmt wird.

7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Finite-Elemente-Verfahren ange wendet wird.

8. Verfahren zum Bestimmen von Teilen der Gebirgskennlinie im Bereich eines Gebirges oder Bodens, in dem ein Tun nel gegraben wird,
gekennzeichnet durch die Schritte
Einbringen graduell veränderlicher radial wirkende Si cherungen,
Zulassen einer Verformung durch geometrisches Verändern der eingebrachten Stütze,
Erfassen der dann auf die Stütze einwirkenden Kraft, und
Bestimmen eines Verlaufs und/oder eines Parameters der Gebirgskennlinie anhand der erfaßten Kraft und/oder an hand der Veränderung der Abmessung der Stütze.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein früherer Spannungszustand mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 bestimmt wird, wobei das Bestimmen eines Verlaufs und/oder eines Parameters der Gebirgskennlinie auch anhand des bestimmten früheren Spannungszustandes erfolgt.

10. Verfahren nach Anspruch 9 und 4, dadurch gekennzeich net, daß das Bestimmen des Teils der Gebirgskennlinie auch bezugnehmend auf Kenngrößen und/oder Kennlinien des Materials der Sicherung erfolgt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Finite-Elemente-Verfahren ange wendet wird.

12. Tunnelbauverfahren, bei dem ein in einem Gebirge oder Boden zu bauender Tunnel mit einer Sicherung ausgeklei det wird,
dadurch gekennzeichnet, daß ein früherer Spannungszustand und/oder ein Teil der Ge birgskennlinie mit einem Verfahren nach einem der vor herigen Ansprüche bestimmt wird, und
ein oder mehrere Parameter der zukünftig zu bildenden Sicherung bezugnehmend auf den bestimmten Spannungszu stand und/oder den bestimmten Teil der Gebirgskennlinie eingestellt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke und/oder Materialparameter der Sicherung ein gestellt werden.

14. Tunnelbauverfahren, bei dem ein in einem Gebirge oder Boden zu bauender Tunnel mit einer Sicherung ausgeklei det wird,
dadurch gekennzeichnet, daß graduell veränderliche radial wirkende Stützen einge bracht werden,
ein Spannungszustand und/oder ein Teil der Gebirgskenn linie mit einem Verfahren nach einem der vorherigen An sprüche bestimmt wird, und
eine graduelle Veränderung zumindest einer Stütze be zugnehmend auf den bestimmten Spannungszustand und/oder den bestimmten Teil der Gebirgskennlinie erfolgt.

15. Meßvorrichtung für den Tunnelbau, gekennzeichnet durch
eine Stütze (301), die im Tunnel Stützkräfte radial nach außen einbringen kann und die über den Tunnelum fang zumindest bereichsweise an der Tunnelaußenwand an liegt,
eine Krafterfassungseinrichtung (1211), mit der eine oder mehrere Stützkräfte der Stützeinrichtung erfaßt werden können, und
eine Abmessungserfassungseinrichtung (1210) zum Erfas sen der Abmessung der Stütze.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Krafterfassungseinrichtung einen Dehnungsmeß streifen und/oder eine Kraftmeßdose aufweist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekenn zeichnet, daß ihre Abmessung und/oder ihre Stützkraft hydraulisch einstellbar ist, wobei die Krafterfassungs einrichtung einen Drucksensor zur Erfassung des Drucks der Hydraulikflüssigkeit aufweist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch meh rere Drucksensoren, die Kräfte in mehrere Richtungen erfassen können.

19. System für den Tunnelbau,
gekennzeichnet durch
eine Meßeinrichtung (301) nach einem der Ansprüche 15 bis 18,
eine Bestimmungseinrichtung (1300, 1301), die nach Maß gabe von Meßwerten der Meßeinrichtung mit einem Verfah ren nach einem der Ansprüche 1 bis 14 einen Spannungs zustand und/oder einen Teil der Gebirgskennlinie be stimmt,
eine Ermittlungseinrichtung (1302), die bezugnehmend auf den bestimmten Spannungszustand und/oder den be stimmten Teil der Gebirgskennlinie einen oder mehrere Parameter der zukünftig zu bildenden Stützschicht er mittelt, und
eine Anzeige- und/oder Einstellvorrichtung, mit der ein oder mehrere Parameter der zukünftig zu bildenden Stützschicht angezeigt und/oder eingestellt werden.

20. System für den Tunnelbau, insbesondere nach Anspruch 19,
gekennzeichnet durch
eine Meßeinrichtung (301) nach einem der Ansprüche 15 bis 18,
eine Bestimmungseinrichtung (1300, 1301), die nach Maß gabe von Meßwerten der Meßeinrichtung mit einem Verfah ren nach einem der Ansprüche 1 bis 14 einen Spannungs zustand und/oder einen Teil der Gebirgskennlinie be stimmt,
eine zweite Ermittlungseinrichtung (1303), die bezug nehmend auf den bestimmten Spannungszustand und/oder den bestimmten Teil der Gebirgskennlinie eine vorzuneh mende Veränderung einer Stütze bezugnehmend auf den be stimmten Spannungszustand und/oder den bestimmten Teil der Gebirgskennlinie ermittelt, und
eine Anzeige- und/oder Einstellvorrichtung (1206), mit der eine vorzunehmende Veränderung einer Stütze ange zeigt und/oder eingestellt wird.

21. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14.