Electro-chemo-mechanical manipulations of clays regarding the clogging during EPB-tunnel driving

Beschreibung

Kurzfassung Beim maschinellen Tunnelvortrieben mit Tunnelbohrmaschinen (TBM) in tonhaltigen Böden klebt das abgetragene Material häufig an den Schneidewerkzeugen, Schneiderädern oder an der Förderanlage. Dies kann große Schwierigkeiten beim Abbau, Transport, bei der Wiederbenutzung oder Entsorgung sowie im verlauf des Bauprozesses verursachen. Verantwortlich dafür sind hauptsächlich Adhäsionsprozesse, die anden Schnittstellen und Oberfläche der Tonmineralien und Werkzeuge stattfinden. Im Rahmen dieser Forschungsarbeit wurden sowohl Quantifizierungsmethoden als auch geeignete Gegenmaßnahmen untersucht, um dem Problem der Klebrigkeit von Geomaterialien und späterer Verklebung zu begegenen. Daher wurder das geowissenschaftliche Wissen über die Grenzflächenprozesse und Manipulationstechniken auf der Micro- und Nanoebene übertragen auf das ingeneurwissenschaftliche Wissen bzw. die ingeneurwissenschaftliche Fragestellung auf der Makroebene. Es wurden sowohl verschiedene geotechnische und mineralogische Laborversuche als auch die elektrische Charakterisierung der feinkörnigen Materialien durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass die chemisch mechanischen Eigenschaften der Tone hangen nicht nur von der Chemie der Porenfluiden, sondern auch von der mineralogischen Zusammensetzung. Die Variation der geotechnischen Eigenschaften ist nützlich, um den inneren Zusammenhalt des Materials zu verändern und, indirekt, um die Adhäsionskräfte der Tone zu ändern. C-potenzial Messungen wurden nach drei verschiedenen Modellen durchgeführt, um eine Korrelation mit den mechanischen / Hafteigenschaften der Tone zu finden. Elektrische Experimente zeigen auch, dass die Anwendung eines elektrischen Feldes die Klebrigkeit der Tone auf eine Metalloberfläche reduziert obwohl einige unerwünschte Wirkungen verursachen. Allerdings könnten die Ergebnisse dieser Forschung dazu beitragen, die Probleme vorherzusagen, die mit reaktiven Geomaterialien auf Grundlage der Voruntersuchungen für Tunnelprojekte erwartete werden können.

Autor*in

Giovanni Spagnoli

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