Numerische Modellierung eines tiefen Schlitzwandschachtes im überkonsolidierten Boden des Wiener Raums

Abstract

Der Beitrag befasst sich mit der numerischen Modellierung eines rund 33 m tiefen Schlitzwandschachtes im überkonsolidierten Boden des Wiener Raums. Bei dem Schacht handelt es sich um den Südschacht der sich derzeit im Bau befindlichen U-Bahn-Station Matzleinsdorfer Platz. Dabei werden unterschiedliche numerische 2D- und 3D-Berechnungsmodelle, basierend auf der Finiten-Elemente-Methode, einander gegenübergestellt. Hierbei werden elasto-plastische Materialmodelle mit isotroper Verfestigung – konkret das Hardening Soil Modell (mit und ohne small strain stiffness) – verwendet. Die Bodensteifigkeitsparameter des Hardening SoilModells wurden dabei aus Labor- und Feldversuchen abgeleitet.Aufgrund der geringen hydraulischen Bodendurchlässigkeitwird zudem die Auswirkung verschiedener Drainagebedingungen(drainiert, undrainiert, Konsolidation) auf dasVerformungsverhalten des Schachtes untersucht. Daraus ergebensich insgesamt 24 unterschiedliche Berechnungsmodelle,welche den Ergebnissen der in-situ Messungen des realisiertenSchachtes gegenübergestellt und dadurch validiert werden.

This article deals with the numerical modelling of a 33-meter-deep excavation in the overconsolidated soil of Vienna, utilizing diaphragm walls as retaining structures which will be integrated into the newly constructed shaft of the metro station Matzleinsdorfer Platz. Numerical 2D- and 3D-models, based on the finite element method and incorporating elastoplastic material models with isotropic hardening (Hardening Soil Model with and without small strain stiffness), are created and compared with each other. The soil stiffness parameters of the Hardening Soil Model are determined through laboratory and field tests. Due to the low hydraulic permeability of the soil, the study also explores the impact of various drainage conditions (drained, undrained, consolidation) on the deformation behavior of the shaft, resulting in a set of 24 calculation models. The validation of the soil stiffness parameters used in the calculations is conducted by comparing the deformation calculation results with in-situ measurements of the actual shaft.