Zum Einfluss inhomogener Brechungsindexfelder auf die Verschwenkung offener Polygonzüge am Beispiel des Tunnelvortriebs von Hennes,  Maria, Ingensand,  Hilmar

Zum Einfluss inhomogener Brechungsindexfelder auf die Verschwenkung offener Polygonzüge am Beispiel des Tunnelvortriebs

Der Polygonzug ist eines der ältesten geodätischen Messverfahren. Er wird dort seine Bedeutung behalten, wo er aus technischen oder wirtschaftlichen Gründen nicht durch satellitengestüzte Verfahren ersetzt werden kann, d.h. dort, wo der Empfang von Satellitensignalen schwierig oder unmöglich ist, wie z.B. in engen Tälern, Strassenschluchten oder Tunneln. Während der eingezwängte Polygonzug für die Aufgaben der Amtlichen Vermessung ein adäquates Messverfahren hinsichtlich Genauigkeit und Zuverlässigkeit darstellt, ist der einseitig angeschlossene Polygonzug für Absteckungen einer Tunnelachse zwar das einzig mögliche Verfahren zur Richtungs- und Koordinatenübertragung, aber auch hinsichtlich Fehlerfortpflanzung und Zuverlässigkeit eine als besonders kritisch anzusehende Methode.

Besondere Relevanz erhält die Problematik bei langen Tunnelbauwerken wie z.B. dem Eurotunnel, wo mittels Polygonzug die Vortriebsrichtung über 31 km bzw. 19 km bis zum Durchschlag zu übertragen war. Die für den neuen Gotthard-Basistunnel im Rahmen des Projekts Alptransit geplanten Vortriebe sind zwar kürzer (maximal etwa 17 km), jedoch sind die Randbedingungen weniger günstig, da die Gebirgsüberdeckung erheblich grösser ist: bis zu 2400 m im Vergleich zu max. 40 m (unter dem Meeresboden) beim Eurotunnel. Dies ist bedeutsam, weil wegen des hohen Gebirgsdruckes die Felstemperatur auf ca. 50°C ansteigen kann und deswegen mit erheblich grösserer Seitenrefraktion zu rechnen ist: Selbst beim Eurotunnel wurden Differenzen zwischen gekreiselten und ungekreiselten Polygonseiten von bis zu 17 mgon festgestellt, die KORITTKE [1991] auf den Temperaturgradienten zurückführt, der wegen der unterschiedlichen Lufttemperaturen an Wand (12-14°C) und Tunnelachse (20-28°C) nicht zu vernachlässigende Werte annimmt. Beispielsweise erfährt eine Visur, die einen Temperaturgradienten von lediglich 0.1°C/m ausgesetzt ist, auf 500 m bereits eine Querabweichung von mehr als 1 cm. Infolge der als ortsabhängig vorgegebenen Gebirgsüberlagerung sind auch die Fehlereinflüsse durch Refraktion als ortsabhängig anzusehen. Hinzu kommen die Einflüsse lokaler und künstlicher Wärmequellen. Es wird im vorliegenden Beitrag gezeigt, dass selbst kleine Einflüsse durch das kumulative Verhalten einen entscheidenden Beitrag zum Fehlerbudget liefern.

In der Regel wurde in der Vergangenheit ein stochastisches Modell angesetzt, das die Zunahme der Unsicherheit am Richtungwinkel aufgrund steigender Temperaturgradienten nicht berücksichtigte. Insbesondere bei hohen Genauigkeits- und Zuverlässigkeitsanforderungen im Sinne der Risikominimierung ist die allein stochastische Vorgehensweise wenig sachgerecht.

Bemerkenswerterweise wurden bislang systematische Effekte erst untersucht, nachdem sie bei Messungen aufgetreten waren [KORITTKE, 1992, EICHHOLZ, 1980]. Einzig SCHWARZ [1993] und HEISTER [1992] befassen sich detailliert mit der Thematik aus (zusätzlichen) Kreiselbeobachtungen auf Refraktionseinflüsse zu schliessen, wobei sie allerdings von einem über die gesamte Polygonzuglänge als konstant angenommenen Refraktionswinkel ausgehen. RINNER [1976] weist lediglich darauf hin, dass bei Netzgeometrien mit Polygonpunkten an gegenüberliegenden Tunnelwänden Dreieckswidersprüche gebildet werden können, die „Aussagen über allfällige Rekfrationseinflüsse erlauben“, ohne jedoch näher auf die Bestimmung von Refraktionswinkeln einzugehen. Weitaus grösser ist die Anzahl der Veröffentlichungen, die ausschliesslich die Stochastik eines offenen Polygonzuges beleuchten (z.B. MIERLO, 1980; TARCZY-HORNOCH, 1969; RINNER, 1976; RINNER und SCHELLING, 1984; SCHUR, 1982a, b, 1983; KRÜGER und NIEMEIER, 1984). Sicherlich haben diese Überlegungen, insbesondere hinsichtlich der erreichbaren stochastischen Zuverlässigkeit, einen hohen Stellenwert, jedoch ist die Aussage hinsichtlich der überlagerten systematischen Komponenten mit Vorsicht zu bewerten.

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Die Publikation Zum Einfluss inhomogener Brechungsindexfelder auf die Verschwenkung offener Polygonzüge am Beispiel des Tunnelvortriebs von , ist bei ETH Zürich Inst. f. Geodäsie u. Photogrammetrie erschienen. Die Publikation ist mit folgenden Schlagwörtern verschlagwortet: . Weitere Bücher, Themenseiten, Autoren und Verlage finden Sie hier: https://buch-findr.de/sitemap_index.xml . Auf Buch FindR finden Sie eine umfassendsten Bücher und Publikationlisten im Internet. Sie können die Bücher und Publikationen direkt bestellen. Ferner bieten wir ein umfassendes Verzeichnis aller Verlagsanschriften inkl. Email und Telefonnummer und Adressen. Die Publikation kostet in Deutschland EUR und in Österreich EUR Für Informationen zum Angebot von Buch FindR nehmen Sie gerne mit uns Kontakt auf!