Dreiphasen FE-Modell einschließlich finiter Deformationen

Der zunehmende Bedarf an schneller, komfortabler und sicherer Beförderung von Menschen und Gütern erfordert in zunehmendem Maß unterirdische Verkehrsrouten. Häufig ist daher die Konstruktion oberflächennaher Tunnel notwendig. In bebautem Gebiet sind die durch Tunnelvortriebe bedingten Setzungen von großer Bedeutung für bestehende Gebäude und Infrastruktur. Bei Tunnelvortrieben unterhalb des Grundwasserspiegels ist eine Verdrängung des Grundwassers aus dem Bereich der Ortsbrust notwendig. In diesem Fall ergeben sich sowohl durch die Entwässerung des Untergrundes als auch durch den Tunnelvortrieb Verformungen des Bodens und Oberflächensetzungen. Das Forschungsprojekt beinhaltet die Erweiterung einer gekoppelten Dreiphasen-Formulierung für Tunnelvortrieb im Grundwasser unter Anwendung von Druckluft zur Ent-wässerung des Bodens auf die Theorie großer Deformationen unter Berücksichtigung eines Stoffgesetzes für teilgesättigte Böden. Das gekoppelte Dreiphasen- Modell für den Boden, bestehend aus einem verformbaren Korngerüst und aus mit Wasser und Luft gefüllten Poren, erlaubt eine simultane Analyse der Strömung der Fluide Wasser und Luft im Boden sowie der Deformationen des Bodens und damit eine physikalisch korrekte Berücksichtigung von Inter-aktionen zwischen dem Strömungs- und dem Deformationsproblem. Die Erweiterung des Dreiphasen-Modells auf die Theorie großer Verschiebungen ist sowohl für die Prognose von Verformungen in Lockergesteinsböden als auch für die Untersuchung des Phänomens der Lokalisierung (das Versagen andeutet) von elementarer Bedeutung. Au-ßerdem erlaubt ein auf der Theorie großer Deformationen basierendes Modell eine Abschät-zung der Einsatzgrenzen von häufig angewendeten Formulierungen auf Basis kleiner Ver-schiebungen und kleiner Verzerrungen. Ein verbessertes Modell zur Beschreibung ungesättig-ten Bodenverhaltens unter Berücksichtigung der Kapillarspannung ermöglicht eine wirklich-keitsnähere Beschreibung von Böden mit ausgeprägter Schwellfähigkeit, wie zum Beispiel von Schluffen und Tonen.