Inprotunnel

Grenzflächenprozesse zwischen Mineral- und Werkzeugoberflächen – Ursachen, Probleme und Lösungsansätze am Beispiel des maschinellen Tunnelbaus

Projekt

Koordinator:
Prof. R. Azzam
Ingenieurgeologie und Hydrogeologie
RWTH Aachen

Partner:
RWTH Aachen
Herrenknecht AG
Ed. Züblin AG
Condat Lubrifiants, Frankreich

In zahlreichen industriellen Vorgängen beeinflussen Mineralwerkstoffe den maschinellen Arbeitsprozess. Ein besonderes Beispiel ist der maschinelle Tunnelbau: In fein- und feinstkörnigen Böden und Gesteinen kommt es immer wieder zur Ansammlung des Abbruchmaterials am Schneiderad oder Bohrgerät. Dies führt zu großen Schwierigkeiten zum Beispiel bei Ausbruch, Transport oder Wiedereinbau bzw. der Deponierung des Ausbruchmaterials. Maßgeblich verantwortlich für diese Probleme sind Prozesse, die an den Mineraloberflächen der im Boden bzw. Gestein vorkommenden Tonminerale ablaufen. Es entstehen dabei Schwierigkeiten wie zum Beispiel erhöhter Energieaufwand beim Vortrieb, Blockaden oder gar Ausfälle von Abbauwerkzeugen oder die Verstopfungen von Bohrschnecken und Bandförderanlagen sowie Probleme der Standsicherheit beim Wiedereinbau des Ausbruchs. Die daraus resultierenden Zeitverzögerungen führen zu kostenintensiven Zusatzmaßnahmen.

Um diesen Problemen zu begegnen, wurden die Prozesse, die zu einer Ansammlung des Feinmaterials am Fördergerät führen, genauer untersucht, um eine gezielte Einflussnahme an Mineral- und Werkzeugoberflächen zu ermöglichen. Durch das Verständnis der stattfindenden chemischen und physikalischen Abläufe, ist der effektivere und gezieltere Einsatz von Zusatzstoffe möglich. Durch die gute Zusammenarbeit zwischen der RWTH Aachen mit den Firmen Herrenknecht und Züblin war es möglich eine Teststellung zu konstruieren (Herrenknecht) sowie eine Datenbank (Züblin), in der die Eigenschaften verschiedener Böden und Gesteinsmaterialen abrufbar sind, aufzubauen. Damit kann der Tunnelvortrieb entsprechend technisch ausgerüstet und Material und Baukosten eingespart werden.

Schnittpunkte zu den Projekten im Bereich der Innovativen Technologien im Tunnelbau sind offensichtlich. Zudem arbeitete die Forschergruppe intensiv mit dem Projekt HydraSmec zusammen.

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