Material characteristics and compactability of phyllitic tunnel excavation material: Examination of non‐recyclable spoil at the Brenner Base tunnel. Issue 4 (4th August 2021)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Voit, Klaus; Depiné, Manuel; Hofmann, Matthias; Orsi, Georg; Murr, Roland; Zangerl, Christian; Bergmeister, Konrad
• Is Part Of: Geomechanik und Tunnelbau. Volume 14:Issue 4(2021)
• Page Start: 400
• Page End: 415
• Publication Date: 2021-08-04
• Subjects: excavation material -- tunneling -- landfill -- compaction -- load bearing capacity; Ausbruchmaterial -- Tunnel -- Deponierung -- Verdichtbarkeit -- Deponievolumen; Conventional tunneling -- Engineering geology -- Railway tunnels -- Materials management; Konventioneller Vortrieb -- Ingenieurgeologie -- Eisenbahntunnel -- Materialbewirtschaftung; Engineering geology -- Periodicals; Soil mechanics -- Periodicals; Rock mechanics -- Periodicals; Tunneling -- Periodicals; 624.151
• DOI: 10.1002/geot.202100008
• Languages: English
• ISSNs: 1865-7362

Abstract

Abstract: Wird im Zuge der Errichtung von Infrastrukturbauwerken in den Untergrund eingegriffen, fällt zwangsläufig Abraummaterial vom anstehenden Felsen bzw. Lockergestein an. Aus ökologischen und ökonomischen Beweggründen wird derartiges Material vermehrt direkt an Ort und Stelle verwertet und bei der Herstellung der zu errichtenden Bauwerke beispielsweise als Schüttmaterial eingesetzt. Damit kommt Gesteinsmaterial zum Einsatz, bei dem es sich a priori nicht um eine Standard‐Gesteinskörnung bzw. ein Standard‐Korngemisch handelt, wie diese beispielsweise in Steinbrüchen oder Schottergruben gezielt abgebaut werden. Diese Thematik, betreffend die Gesteinseigenschaften, v. a. in Hinblick auf Verdichtbarkeit und Tragfähigkeit, wird am Beispiel einer schiefrig‐phyllitischen Gesteinskörnung, welche beim Vortrieb des Brenner Basistunnels in der Innsbrucker Quarzphyllit‐Zone anfällt, beleuchtet. Neben lithologischen Abweichungen und Veränderungen der Vortriebsparameter gibt es äußere Einflüsse, die sich wesentlich auf die Verdichtbarkeit der Korngemische und damit auf die erreichbare Einbaudichte auswirken. In diesem Beitrag werden Anforderungen, gängige Verdichtungsmethoden und Verfahren zur Verdichtungskontrolle verglichen und in Hinblick auf die spezielle Gesteinskörnung diskutiert. Ziel ist es, detaillierte Kenntnis über die besonderen Verdichtungseigenschaften schiefrig‐phyllitischer Gesteinskörnungen zu gewinnen, um einen erfolgreichen Materialeinbau gewährleisten zu können. Abstract: Large quantities of excavated rocks are generated during tunnel driving. Recycling possibilities and total percentage of recycling are depending on the rock conditions (rock type and rock properties), as well as the applied driving method. If recycling of the excavated rock mass is not possible or reasonable from a technical or economical point of view, the excavated material needs to be deposited in landfills. Thereby, the consumed landfill volume depends on the material volume of non‐recyclable rock and its compactability as a function of the loosening of the rock by excavation and landfill installation. Both, material volume and compactability of the excavated material, are difficult to evaluate in advance. Apart from unpredictable lithological changes and variation of the driving parameters (e.g. depth of advance in conventional driving, contact pressure of tunnel boring machine), external influences – like afflux of water or weather conditions during installation of the material – significantly affect the compactability of the excavated aggregates. In this study, the actual example of phyllitic rock material excavated by conventional drilling and blasting from the main tunnel tubes of the Brenner Base Tunnel has been chosen to take a closer look at the research question concerning the compactability of phyllitic rock material. Since excavation material is increasingly used in construction industry, detailed knowledge on this matter is necessary for a successful application.