The technical potential of employing tunnelling machines in hard rock is determined by the extent and frequency of geological disturbances. For driving at great depths, in principle only tunnelling machines of open design are suitable rather than shield driving types. Only those of open design can accommodate heavier rock convergences, allow for early completion of the walling and facilitate the effective employment of advance consolidation measures. There are 5 different levels of geological disturbance, and the required driving methods are similarly graded. These latter range from simple walling reinforcement, advance face zone injection and reinforcement, up to provisional manual drifting using special lining techniques. Driving through deformations by mechanical means is, as a rule, more efficient than conventional heading techniques without being more expensive. Future machine technology for driving at great depths will continue to follow the trend towards open designs with even greater accessibility in the face zone. For larger tunnel bore diameters, machines with their cutter heads inclined in the driving direction may be particularly suitable, as they improve the stability of the rock, particularly in geological deformations, by producing a sloped face.
Die technische Einsetzbarkeit von Tunnelbohrmaschinen in Hartgestein wird vom Ausmaß und Umfang geologischer Stõrungen bestimmt. Fuer Auffahrungen in großen Teufen eignen sich grundsatzlich nur Tunnelbohrmaschinen in, gegenueber Schildkonstruktionen, offener Bauweise. Denn allein sie ermöglichen die Hinnahme stãrkerer Gebirgskonvergenzen, das fruehzeitige Einbringen des endgueltigen Streckenausbaus sowie die wirkungsvolle Anwendung vorauseilender Sanierungsmaßnahmen. Bei den geologischen Stõrungen lassen sich 5 Schweregrade unterscheiden mit entsprechender Abstufung der erforderlichen VortriebsmaBnahmen. Letztere reichen von einfacher Ausbauverstarkung, ueber vorauseilende Vorfeld-Injektion und -Armierung, bis zu voruebergehendem Handvortrieb unter Verwendung von Sonderausbautechniken. Die maschinelle Störungsdurchörterung ist in der Hegel leistungsfahiger als konventionelle Vortriebstechniken, ohne dabei kostspieliger zu sein. Die zukuenftige Maschinentechnik fuer Auffahrungen in großen Teufen wird zu offenen Konstruktionen mit noch guenstigerer Zuganglichkeit im Vorortbereich fuehren. Fuer größere Bohrdurchmesser mõgen sich Maschinen mit in Auffahrrichtung geneigten Bohrkõpfen besonders eignen, die ueber die Erzeugung einer geböschten Ortsbrust die Standfahigkeit des Gebirges insbesondere in geologischen Stórungen weiter verbessern.
La mise en oeuvre de tunneliers en roches dures est du point de vue technique conditionnee par le degre et l''importance des perturbations geologiques. Pour le creusement de galeries en grandes profondeurs, ne conviennent en principe que des machines du type sans bouclier. Ce sont les seules en effet à permettre la traversee de zones à forte convergence, la pose immediate du soutenement definitif, ainsi que la mise efficace en application de mesures preliminaires de consolidation. Les perturbations geologiques peuvent être classees en cinq degres de difficulte, impliquant chacun des mesures appropriees comprenant selon les cas le simple renforcement du soutenement, l''injection preliminaire au front, le boulonnage immdediat dans la partie excavee et enfin l''abattage manuel temporaire avec procedes speciaux de soutenement. Un creusement mecanise à travers des formations perturbees est en general plus performant qu''un creusement conventionnel, sans pour cela être plus coueteux. L''evolution de la technologie des machines de creusement en grandes profondeurs vavers des types ne comportant pas de bouclier et permettant une accessibilite encore meilleure à la zone du front. Pour grands diamètres de creusement, peuvent s''indiquer des machines tête de foration inclinee dans le sens de 1''avancement qui realisent un front en talus à augmentant encore la consistance des terrains, surtout dans les formations perturbees.
Die technische Anwendbarkeit des maschinellen Vortriebs mit Tunnelbohrmaschinen wird im wesentlichen von 2 gesteins- and gebirgsabhangigen Faktoren bestimmt, der Bohrbarkeit des Gesteins and dem Gebirgsverhalten generell (Bild 1). Unterstellt man, daß die Weiterentwicklung der Rollenbohrwerkzeuge inzwischen eine wirkungsvolle Hereingewinnung auch hartester and abrasivster Gesteine ermöalicht, d.h. bei beherrschbarem Werkzeugverschleiß and ausreichender Bohrgeschwindigkeit, so ist das erwartete Gebirgsverhalten letztlich maßgebend fuer die technische Entscheidung ueber einen Maschineneinsatz. Dazu gehören die Eigentragfahigkeit des Gebirges bis zum Einbringen des vorlãufigen oder endgueltigen Tunnelausbaus, falls erforderlich; ferner die Neigung des Gebirges zur Konvergenz sowie die Verspannbarkeit der Tunnelbohrmaschine, d.h. die Fãhigkeit des Gebirges, der Vortriebsmaschine ein ausreichendes Widerlager zur Aufnahme der Reaktionskrafte aus Drehmomenten and Vorschubkraften zu bilden. Das Gebirgsverhalten erreicht kritische Ausmaße in geologischen Störungszonen, insbesondere bei Auffahrungen in großen Teufen von 800 - 1300 m, z.B. im Steinkohlenbergbau der Bundesrepublik Deutschland, wovon im folgenden die Rede sein soil.
In Anlehnung an die Lauffer''sche Gebirgsklassifizierung lassen sich ueber die Standzeit des Gebirges bekanntlich 6 Gebirgsgueteklassen von standfest bis flieBend beschreiben (Bild 2) und davon Rueckschluesse auf den geeigneten Maschinentyp fuer Auffahrungen in geringen und groBen Teufen ziehen. Eignen sich so z.B. Schildmaschinen bei oberflachennahen Auffahrungen selbst noch in druckhaftem Gebirge, sind sie in großen Teufen wegen der Konvergenzgefahr unbrauchbar. Offene Maschinenkonstruktionen mit guter Zuganglichkeit in den Vorortbereich sind dagegen universell verwendbar; sie erfordern in der Regel zwar auch bei oberflãchennahen Auffahrungen unter gebrachen bis druckhaften Gebirgsverhãltnissen zusãtzliche Ausbautechniken, wie Vorfeld- Konsolidierungen durch Injektionen und Armierungen bzw. SYNOPSIS: The technical potential of employing tunnelling machines in hard rock is determined by the extent and frequency of geological disturbances. For driving at great depths, in principle only tunnelling machines of open design are suitable rather than shield driving types. Only those of open design can accommodate heavier rock convergences, allow for early completion of the walling and facilitate the effective employment of advance consolidation measures. There are 5 different levels of geological disturbance, and the required driving methods are similarly graded. These latter range from simple walling reinforcement, advance face zone injection and reinforcement, up to provisional manual drifting using special lining techniques. Driving through deformations by mechanical means is, as a rule, more efficient than conventional heading techniques without being more expensive. Future machine technology for driving at great depths will continue to follow the trend towards open designs with even greater accessibility in the face zone. For larger tunnel bore diameters, machines with their cutter heads inclined in the driving direction may be particularly suitable, as they improve the stability of the rock, particularly in geological deformations, by producing a sloped face.
Die technische Einsetzbarkeit von Tunnelbohrmaschinen in Hartgestein wird vom Ausmaß und Umfang geologischer Stõrungen bestimmt. Fuer Auffahrungen in großen Teufen eignen sich grundsatzlich nur Tunnelbohrmaschinen in, gegenueber Schildkonstruktionen, offener Bauweise. Denn allein sie ermöglichen die Hinnahme stãrkerer Gebirgskonvergenzen, das fruehzeitige Einbringen des endgueltigen Streckenausbaus sowie die wirkungsvolle Anwendung vorauseilender Sanierungsmaßnahmen. Bei den geologischen Stõrungen lassen sich 5 Schweregrade unterscheiden mit entsprechender Abstufung der erforderlichen VortriebsmaBnahmen. Letztere reichen von einfacher Ausbauverstarkung, ueber vorauseilende Vorfeld-Injektion und -Armierung, bis zu voruebergehendem Handvortrieb unter Verwendung von Sonderausbautechniken. Die maschinelle Störungsdurchörterung ist in der Hegel leistungsfahiger als konventionelle Vortriebstechniken, ohne dabei kostspieliger zu sein. Die zukuenftige Maschinentechnik fuer Auffahrungen in großen Teufen wird zu offenen Konstruktionen mit noch guenstigerer Zuganglichkeit im Vorortbereich fuehren. Fuer größere Bohrdurchmesser mõgen sich Maschinen mit in Auffahrrichtung geneigten Bohrkõpfen besonders eignen, die ueber die Erzeugung einer geböschten Ortsbrust die Standfahigkeit des Gebirges insbesondere in geologischen Stórungen weiter verbessern. RESUME: La mise en oeuvre de tunneliers en roches dures est du point de vue technique conditionnee par le degre et l''importance des perturbations geologiques. Pour le creusement de galeries en grandes profondeurs, ne conviennent en principe que des machines du type sans bouclier. Ce sont les seules en effet à permettre la traversee de zones à forte convergence, la pose immediate du soutenement definitif, ainsi que la mise efficace en application de mesures preliminaires de consolidation. Les perturbations geologiques peuvent être classees en cinq degres de difficulte, impliquant chacun des mesures appropriees comprenant selon les cas le simple renforcement du soutenement, l''injection preliminaire au front, le boulonnage immdediat dans la partie excavee et enfin l''abattage manuel temporaire avec procedes speciaux de soutenement. Un creusement mecanise à travers des formations perturbees est en general plus performant qu''un creusement conventionnel, sans pour cela être plus coueteux. L''evolution de la technologie des machines de creusement en grandes profondeurs vavers des types ne comportant pas de bouclier et permettant une accessibilite encore meilleure à la zone du front. Pour grands diamètres de creusement, peuvent s''indiquer des machines tête de foration inclinee dans le sens de 1''avancement qui realisent un front en talus à augmentant encore la consistance des terrains, surtout dans les formations perturbees.
Die technische Anwendbarkeit des maschinellen Vortriebs mit Tunnelbohrmaschinen wird im wesentlichen von 2 gesteins- and gebirgsabhangigen Faktoren bestimmt, der Bohrbarkeit des Gesteins and dem Gebirgsverhalten generell (Bild 1). Unterstellt man, daß die Weiterentwicklung der Rollenbohrwerkzeuge inzwischen eine wirkungsvolle Hereingewinnung auch hartester and abrasivster Gesteine ermöalicht, d.h. bei beherrschbarem Werkzeugverschleiß and ausreichender Bohrgeschwindigkeit, so ist das erwartete Gebirgsverhalten letztlich maßgebend fuer die technische Entscheidung ueber einen Maschineneinsatz. Dazu gehören die Eigentragfahigkeit des Gebirges bis zum Einbringen des vorlãufigen oder endgueltigen Tunnelausbaus, falls erforderlich; ferner die Neigung des Gebirges zur Konvergenz sowie die Verspannbarkeit der Tunnelbohrmaschine, d.h. die Fãhigkeit des Gebirges, der Vortriebsmaschine ein ausreichendes Widerlager zur Aufnahme der Reaktionskrafte aus Drehmomenten and Vorschubkraften zu bilden. Das Gebirgsverhalten erreicht kritische Ausmaße in geologischen Störungszonen, insbesondere bei Auffahrungen in großen Teufen von 800 - 1300 m, z.B. im Steinkohlenbergbau der Bundesrepublik Deutschland, wovon im folgenden die Rede sein soil.
n Anlehnung an die Lauffer''sche Gebirgsklassifizierung lassen sich ueber die Standzeit des Gebirges bekanntlich 6 Gebirgsgueteklassen von standfest bis flieBend beschreiben (Bild 2) und davon Rueckschluesse auf den geeigneten Maschinentyp fuer Auffahrungen in geringen und groBen Teufen ziehen. Eignen sich so z.B. Schildmaschinen bei oberflachennahen Auffahrungen selbst noch in druckhaftem Gebirge, sind sie in großen Teufen wegen der Konvergenzgefahr unbrauchbar. Offene Maschinenkonstruktionen mit guter Zuganglichkeit in den Vorortbereich sind dagegen universell verwendbar; sie erfordern in der Regel zwar auch bei oberflãchennahen Auffahrungen unter gebrachen bis druckhaften Gebirgsverhãltnissen zusãtzliche Ausbautechniken, wie Vorfeld- Konsolidierungen durch Injektionen und Armierungen bzw.
