AT516158B1 - Tübbingelement mit Dehnungsmessung - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Tübbingelement (100) für eine Tübbinganordnung (600) zur Innenausschalung eines Tunnels. Das Tübbingelement weist einen Tübbingkörper (101) und ein faseroptisches Kabel (102) auf, welches an dem Tübbingkörper (101) derart befestigt ist, dass eine Dehnungsänderung (402) des Tübbingkörpers (101) auf das faseroptische Kabel (102) übertragbar ist. Das faseroptische Kabel (102) erstreckt sich entlang einer Messstrecke (401) entlang des Tübbingkörpers (101), wobei das faseroptische Kabel (102) entlang der gesamten Messstrecke kraftschlüssig mit dem Tübbingkörper (101) verbunden ist. Das faseroptische Kabel (102) ist an eine optische Messeinrichtung (701) zum optischen Messen einer Dehnungsänderung (402) des faseroptischen Kabels (102) entlang der gesamten Messstrecke (401) anschließbar, wobei die Dehnungsänderung (402) des faseroptischen Kabels (102) indikativ für die Dehnungsänderung (402) des Tübbingkörpers (101) ist.

Description

Beschreibung

TÜBBINGELEMENT MIT DEHNUNGSMESSUNGTECHNISCHES GEBIET

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Tübbingelement für eine Tübbinganordnung zurInnenausschalung eines Tunnels. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zurMessung einer Dehnungsänderung eines Tübbingelements für eine Tübbinganordnung zurInnenausschalung eines Tunnels.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

[0002] Im Tunnelbau, insbesondere bei Einsatz eines kontinuierlichen Tunnelvortriebs, werdenvon einer Tunnelbohrmaschine zur Versteifung des Tunnels vorgefertigte Betonsegmente (sog.Tübbinge) verlegt. Mehrere Tübbinge ergeben einen kraftschlüssigen geschlossenen Tübbing-Ring.

[0003] Der gesamte Tunnel setzt sich aus einer Vielzahl von Tübbing-Ringen zusammen, wel¬che die Stabilität des Tunnels garantieren sollen. Zur Beurteilung des Auslastungsgrades, ins¬besondere in geologischen Störzonen, ist die Erfassung der Verformung der Tübbinge dienlich.

[0004] Beispielsweise können Tübbingdeformationen auf der Oberfläche (punktuell mittelsTotalstationen auf Prismen oder flächenhaft mittels Laserscanner) gemessen werden. Aller¬dings ist eine Messung direkt nach dem Einbau der Tübbinge kaum möglich und es ist nur eineMessung an der sichtbaren Innenseite der Tübbinge möglich. Ferner können Tübbingdeforma¬tionen im Inneren der Tübbinge mittels punktuellen Messungen mit z.B. Schwingsaitensensorenoder Faser Bragg Gitter Sensoren ermittelt werden, was jedoch keine vollständige Erfassungvon Dehnungen und daher keine Ermittlung von sog, Dehnungs-HotSpots ermöglicht. Die Mes¬sergebnisse der genannten Messmethoden erlauben ferner keine Aussage zum Auslastungs¬grad eines Tübbingelements, da unklar ist, ob mit der Messung eines singulären Messpunktesdefacto die maximal beanspruchten Stellen des Tübbingelements erfasst wurden.

[0005] DE 694 06 447 T2 offenbart einen faseroptische Biege- und Positionierungssensor. DerSensor besteht aus einer Lichtleitfaser mit wenigstens einer Lichtimmissionsfläche, die sichüber ein Teil der Lichtleitfaserlänge in eine bestimmte Richtung erstreckt. Der Sensor weistferner Mittel zur Messung von Intensitätsdifferenzen des Lichtstrahls zwischen zwei Enden derLichtleitfaser auf. Mittels der Lichtemissionsfläche wird ermöglicht, dass Lichtstrahlen, welcheaus der Lichtemissionsfläche austreten sich von anderen Lichtstrahlen unterscheiden zu einemKern des Lichtleitfaser brechen, so dass eine durchschnittliche Krümmung über eine Länge derFaser erfasst werden kann.

[0006] DE 10 2011 050 717 A1 offenbart einen faseroptischen Sensor, welcher einen optischleitenden Faserkern, eine elektrisch leitfähige Schicht, die den optisch leitenden Faserkern inzumindest einem Abschnitt umgibt, und eine auf die elektrisch leitfähige Schicht aufgalvanisier¬te magnetostriktive Schicht umfasst.

[0007] JP 2003 247 814 A offenbart einen optischen Fasersensor, welche entlang eines Tun¬nels angeordnet ist. Der Sensor ist an eine Betonwand des Tunnels mit Befestigungselementenan den Positionen befestigt, wo der Sensor Trennfugen des Betons überschreitet. Entspre¬chend können Trennfugenbewegungen gemessen werden.

[0008] JP 2014-109536 A offenbart eine Vorrichtung zur Verschleißmessung von Betonstruktu¬ren. Ein optischer Fasersensor ist an eine Betonstruktur mittels Befestigungseinheiten an bei¬den Enden befestigt. Abweichungen der Lage der Befestigungseinheiten des optischen Fa¬sersensors werden gemessen, so dass daraus ein Ermüdungsverhalten der Betonstrukturmessbar ist.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

[0009] Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine exakte Verformungsmessung fürTübbingelemente zu schaffen.

[0010] Diese Aufgabe wird mit einem Tübbingelement für eine Tübbinganordnung zur Innen-ausschalung eines Tunnels, durch die Tübbinganordnung und durch ein Verfahren zur Messungeiner Dehnungsänderung eines Tübbingelements für eine Tübbinganordnung zur Innenaus-schalung eines Tunnels gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.

[0011] Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Tübbingelement füreine Tübbinganordnung zur Innenausschalung eines Tunnels beschrieben. Das Tübbingele¬ment weist einen Tübbingkörper und ein faseroptisches Kabel auf, welches an dem Tübbing¬körper derart befestigt ist, dass eine Dehnungsänderung des Tübbingkörpers auf das faseropti¬sche Kabel übertragbar ist. Das faseroptische Kabel erstreckt sich entlang einer Messstreckeentlang des Tübbingkörpers, wobei das faseroptische Kabel entlang der gesamten Messstreckekraftschlüssig mit dem Tübbingkörper befestigt ist. Das faseroptische Kabel ist an eine optischeMesseinrichtung zum optischen Messen einer Dehnungsänderung des faseroptischen Kabelsentlang der gesamten Messstrecke anschließbar, wobei die Dehnungsänderung des faseropti¬schen Kabels indikativ für die Dehnungsänderung des Tübbingkörpers ist.

[0012] Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Tübbinganordnungzur Innenausschalung eines Tunnels beschrieben, welche zumindest ein erstes oben beschrie¬benes Tübbingelement und ein zweites Tübbingelement mit einem zweiten Tübbingkörperaufweist. Der erste Tübbingkörper ist mit dem zweiten Tübbingkörper befestigt.

[0013] Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Mes¬sung einer Dehnungsänderung eines oben beschriebenen Tübbingelements für eine Tübbinga¬nordnung zur Innenausschalung eines Tunnels beschrieben. Gemäß dem Verfahren wird eineDehnungsänderung eines faseroptischen Kabels entlang einer gesamten Messstrecke gemes¬sen, wobei die Dehnungsänderung des faseroptischen Kabels indikativ für die Dehnungsände¬rung des Tübbingkörpers ist.

[0014] Im modernen Tunnelbau werden Tunnelbohrmaschinen eingesetzt, welche mittels eineskontinuierlichen Tunnelvortriebs einen zu bildenden Tunnel hersteilen. Zur Versteifung desTunnels werden die oben beschriebenen (vorgefertigten) Tübbingelemente verlegt. MehrereTübbingelemente sind entlang einer Umfangsrichtung miteinander befestigt und ergeben somiteinen kraftschlüssigen geschlossenen Tübbing-Ring (bzw. die oben beschriebene Tübbingan¬ordnung).

[0015] Der Tübbingkörper des Tübbingelements ist beispielsweise aus Beton bzw. Stahlbetongefertigt. Ferner kann der Tübbingkörper beispielsweise eine rechteckige Form aufweisen undentlang einer Ebene verlaufen. Alternativ kann, gemäß einer weiteren beispielhaften Ausfüh¬rungsform, der Tübbingkörper ein kreissegmentartiges, schalenförmiges Profil ausbilden.

[0016] Das faseroptische Kabel ist beispielsweise ein Lichtleiter und besteht beispielsweise auseiner oder einer Vielzahl von Kunststofffasern bzw. Kunststofflichtwellenleitern. Das faseropti¬sche Kabel enthält Fasern für die Lichtübertragung. Die Fasern können entweder aus Glas(Glasfaserkabel) oder aus Kunststoff (Polymerfaser) hergestellt sein. Derzeit empfiehlt sich fürgroße Installationen Glasfaserkabel zu verwenden, da damit Sensorkabellängen bis zu 100 kmgemessen werden können. Das faseroptische Kabel kann einen Mantel aufweisen, sodasskeine lateralen bzw. seitlich abstrahlenden Lichtverluste Vorkommen. Das Licht wird insbeson¬dere ausschließlich an den Kabelenden des faseroptischen Kabels eingekoppelt oder gemes¬sen.

[0017] Das faseroptische Kabel ist an dem Tübbingkörper entlang der gesamten Messstreckederart kraftschlüssig fixiert, dass keine relative Verschiebung zwischen dem faseroptische Kabelund dem Tübbingkörper vorkommt, so dass eine Dehnungsänderung des Tübbingkörpers aufdas faseroptische Kabel übertragen wird. Dazu kann das faseroptische Kabel beispielsweise an einer Oberfläche des Tübbingkörpers fixiert werden, beispielsweise mittels Klebens. Fernerkann das faseroptische Kabel im Inneren des Tübbingkörpers verlaufen. Beispielsweise kannwährend des Herstellens, beispielsweise während des Betongießens, des Tübbingkörpers dasfaseroptische Kabel eingebracht werden, so dass nach Aushärtung des Tübbingkörpers dasfaseroptische Kabel in dem Tübbingkörper fixiert ist. Entsprechend ist gemäß einer weiterenbeispielhaften Ausführungsform das faseroptische Kabel in den Tübbingkörper eingebettet.

[0018] Eine Dehnungsänderung beschreibt im Folgenden eine Dehnung, d.h. eine relativeLängenänderung (Verlängerung bzw. Verkürzung) des faseroptischen Kabels bzw. des Tüb¬bingkörpers unter Belastung, beispielsweise durch eine Kraft oder durch eine Temperaturände¬rung (Wärmeausdehnung), welche auf den Tübbingkörper wirkt. Wenn die Abmessung desTübbingkörpers oder des faseroptischen Kabels sich vergrößert, spricht man von einer positivenDehnung (Streckung), andernfalls von einer negativen Dehnung oder Stauchung.

[0019] Das faseroptische Kabel erstreckt sich entlang einer vorbestimmten Messstrecke ent¬lang des Tübbingkörpers. Mittels optischer Messverfahren kann die lokale Dehnungsänderungdes faseroptischen Kabels an einer bestimmten Stelle der Messstrecke bestimmt werden. ImGegensatz zu punktuellen und quasiverteilten faseroptischen Messungen ermöglichen dieerfindungsgemäße kontinuierliche und verteilte faseroptische Messung entlang der gesamtenMessstrecke die Erfassung von Dehnungen entlang der gesamten Messstrecke ohne Unterbre¬chung. Derzeitige Distanzauflösungen (Ortsauflösungen) von gängigen Systemen sind 0.5m fürMesslängen bis zu 100km und einige Millimeter bzw. Zentimeter für Messlängen von < 100m.Mit der vorliegenden Erfindung kann kontinuierlich bzw. mit einer hohen Ortsauflösung sozusa¬gen lückenlos ein Dehnungsänderungsverlauf entlang der gesamten Messstrecke bestimmtwerden.

[0020] Eine lokale Dehnungsänderung des faseroptischen Kabels ist indikativ mit einer lokalenDehnungsänderung an dieser Stelle des Tübbingkörpers. Gemäß einer weiteren beispielhaftenAusführungsform ist das faseroptische Kabel derart an dem Tübbingkörper angeordnet ist, dasvorbestimmte Kabelabschnitte vorbestimmten Tübbingkörperabschnitten zugeordnet sind.Somit kann entlang der gesamten Messstrecke eine lokale Dehnungsänderung des Tübbing¬körpers exakt bestimmt werden.

[0021] Mit der vorliegenden Erfindung wird mit anderen Worten ein Messkonzept zur räumlichhochauflösenden Verformungsmessung im Inneren von Tübbingelementen bereitgestellt. Dieswird bereitgestellt, indem das faseroptische Messkabel in geeigneter Anordnung entlang derMesstrecke im Tübbingelement einer Dehnungsmessung (= Strainmessung) unterzogen wird.

[0022] Hierzu wird an das faseroptische Kabel die Messeinrichtung angeschlossen, mittelswelcher die Messung initiiert wird. Zur Dehnungsänderungsmessung wird Licht in das faseropti¬sche Kabel eingekoppelt und das durchgehende bzw. rückgestrahlte Licht ausgewertet. EineAuswerteinheit der Messeinrichtung analysiert dabei z.B. die Brillouinrückstreuung (BOTDR(Brillouin optical timedomain reflectometry), BOTDA (Brillouin optical time domain analysis),BOFDA (Brillouin optical frequency-domain analysis, etc...) oder Rayleigh Rückstreuung. AlsErgebnis erhält man einen Dehnungsänderungswert für jeden Ort der Faser entlang der Mess¬strecke.

[0023] Je nach Anordnung des faseroptischen Kabels an dem Tübbingkörper, können Verfor¬mungen sowohl auf der Innenseite als auch an der Außenseite des Tübbingkörpers erfasstwerden. Mit der vorliegenden Erfindung kann somit eine räumlich hochauflösende Erfassungder Verformung von Tunneltübbingen bzw. Tübbingelementen an nichtzugänglichen Stellenbereitgestellt werden.

[0024] Daher ist beispielsweise eine vollständige Erfassung der Verformung über die gesamteLebensdauer eines Tunneltübbings bzw. Tübbingelements (Ausschalen, Transport, Einbau,Lastumlagerung, Langzeitverhalten etc.) möglich. Zum Beispiel kann eine Nullmessung bereitsnach dem Einlegen des Sensorkabels in einem Armierungskorb bei der Herstellung des Tüb¬bingelements erfolgen. Somit können die Verformungen beim Aushärten, beim Entfernen der

Schalung, beim Transport zum Lagerplatz, während der Lagerung, durch den Transport in denTunnel und/oder bei der Erstbelastung gemessen werden.

[0025] Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das faseroptische Kabeleinen Anfangsbereich (bzw. Kabelanfang) und einen gegenüber vom Anfangsbereich liegendenEndbereich (bzw. Kabelende) auf, zwischen welchen sich die Messstrecke ausbildet. Der An¬fangsbereich und der Endbereich sind in einem Anschlussbereich des Tübbingkörpers ange¬ordnet, wobei sich das faseroptische Kabel aus dem Anschlussbereich schlaufenartig entlangdes Tübbingkörpers erstreckt.

[0026] Der Anschlussbereich des Tübbingkörpers kann beispielsweise aus einer Aussparung(sog. Anschlussbox) bestehen, in welcher der Kabelanfang und das Kabelende des faseropti¬schen Kabels angeordnet werden. An den Kabelanfang bzw. dem Kabelende kann die Mess¬einrichtung angeschlossen werden. Ferner kann an dem Kabelanfang bzw. dem Kabelende einweiteres faseroptisches Kabel angeschlossen werden, welches ebenfalls in demselben Tüb¬bingkörper verläuft oder welches entlang eines benachbarten Tübbingelements verläuft.

[0027] Beispielsweise kann eine angeschlossene Messeinrichtung bzw. Einkoppeleinrichtungan dem Kabelanfang Lichtwellen in das faseroptische Kabel einspeisen und an dem Kabelendedas ankommende Licht gemessen werden. Ferner kann das faseroptische Kabel schlaufenför¬mig verlaufen, was bedeutet, dass das faseroptische Kabel entlang gewünschter Bereiche desTübbingkörpers verläuft und beide Kabelenden im Anschlussbereich enden.

[0028] Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann das faseroptische Kabelebenfalls linear, bogenartig und/oder mäanderförmig entlang vorbestimmter Bereiche des Tüb¬bingkörpers verlaufen. Dabei können beispielsweise der Anfangsbereich und der Endbereichdes faseroptischen Kabels an unterschiedlichen lokalen Bereichen des Tübbingkörpers ange¬ordnet sein. So kann beispielsweise der Anfangsbereich des faseroptischen Kabels an einemersten Endbereich des Tübbingkörpers angeordnet sein und mit einem benachbarten faseropti¬schen Kabel gekoppelt werden und der Endbereich des faseroptischen Kabels kann an einemgegenüberliegenden Ende des Tübbingkörpers enden und mit einem entsprechend anderenangrenzenden faseroptischen Kabel eines weiteren Tübbingkörpers gekoppelt werden.

[0029] Da entlang der gesamten Messstrecke ein bestimmter Ort bzw. Messpunkt des faserop¬tischen Kabels einen bestimmten Ort bzw. Messpunkt des Tübbingkörpers zugeordnet ist, kannentlang der gesamten Messstrecke das gewünschte Deformationsverhalten an jedem Ort desTübbingkörpers gemessen werden.

[0030] Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform verläuft das faseroptische Kabelderart entlang des Tübbingkörpers, dass sich zumindest drei Kabelabschnitte des faseropti¬schen Kabels oder zumindest drei Kabelabschnitte von weiteren faseroptischen Kabeln in ei¬nem Kreuzungspunkt kreuzen. Insbesondere besteht in dem Kreuzungspunkt zwischen dreiKabelabschnitten jeweils ein Winkel von ungefähr 60 Grad.

[0031] Die Kabelabschnitte in dem Kreuzungspunkt liegen dabei in Dickenrichtung, d.h. zumBeispiel entlang der Radialrichtung bzw. entlang der Dicke des Tübbingkörpers, übereinander.Die Kabelabschnitte können sich dabei berühren oder beabstandet entlang der Dicke des Tüb¬bingkörpers fixiert sein. Weisen alle drei Kabelabschnitte im Kreuzungspunkt unterschiedlicheRichtungen auf, kann man aus den jeweiligen eindimensionalen Messungen der Dehnungsän¬derung entlang der Faserabschnitte eine flächenhafte Dehnung berechnen. Vorteilhafterweiseweisen die jeweiligen Kabelabschnitte untereinander einen Winkel von ungefähr 60 Grad auf.

[0032] Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform verläuft das faseroptische Kabelentlang eines ersten Oberflächenbereichs des Tübbingkörpers. Das faseroptische Kabel kannbeispielsweise direkt auf der Oberfläche des ersten Oberflächenbereichs fixiert werden, bei¬spielsweise mittels Klebens. Ferner kann der Oberflächenbereich beispielsweise von der Ober¬fläche ausgehend eine Tiefe von ca. 1 bis ca. 15 Zentimeter in dem Tübbingkörper aufweisen.Entsprechend verläuft beispielsweise das faseroptische Kabel innerhalb dieses Oberflächenbe¬reichs, das heißt in einer entsprechenden Tiefe ausgehend von der gewünschten Oberfläche von ca. 1 bis ca. 15 Zentimeter. Entsprechend kann die Dehnungsänderung entlang diesesOberflächenbereichs mittels des faseroptischen Kabels gemessen werden.

[0033] Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform verläuft das faseroptische Kabelentlang eines zweiten Oberflächenbereichs des Tübbingkörpers. Der zweite Oberflächenbe¬reich liegt dem ersten Oberflächenbereich des Tübbingkörpers gegenüber. Somit kann bei¬spielsweise ein faseroptisches Kabel entlang mehrerer Oberflächenbereiche verlaufen, so dassentlang aller Oberflächenbereiche des Tübbingkörpers entsprechende Dehnungsänderungenmittels nur eines faseroptischen Kabels gemessen werden können. Somit können Verbindungs¬stellen zwischen verschiedenen Messdaten reduziert werden, so dass die Fehleranfälligkeitgering ist.

[0034] Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Tübbingkörper eineNeutralachse auf, welche von einem ersten Oberflächenbereich zu einem gegenüberliegendenzweiten Oberflächenbereich innerhalb des Tübbingkörpers verläuft. Die Neutralachse verläuftderart, dass bei einer Verbiegung des Tübbingkörpers keine Dehnungsänderung der Neutral¬achse stattfindet, wobei ein Bereich des faseroptischen Kabels entlang der Neutralachse ange¬ordnet ist. Befindet sich der Bereich des faseroptischen Kabels entlang der Neutralachse, sokann dieser Bereich des faseroptischen Kabels als Referenzbereich herangezogen werden.Somit kann die Messgenauigkeit erhöht werden.

[0035] Entsprechend weist, gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des Be¬triebsverfahrens, der Schritt des Messens der Dehnungsänderung des faseroptischen Kabelsentlang der Messstrecke ferner [0036] a) Messen einer ersten Dehnungsänderung des ersten Oberflächenbereichs, [0037] b) Messung einer zweiten Dehnungsänderung des zweiten Oberflächenbereichs, und [0038] c) Bestimmung einer Neutralachse mittels Vergleichs der ersten Dehnungsänderung und der zweiten Dehnungsänderung, auf.

[0039] Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das faseroptische Kabeleinen Kernbereich und einen Schutzmantel, welcher den Kernbereich umhüllt, auf. DerSchutzmantel weist eine strukturierte Oberfläche auf, welche mit dem Tübbingkörper kraft¬schlüssig gekoppelt ist. In dem Kernbereich verläuft insbesondere die Faser bzw. die Faserndes faseroptischen Kabels. Die strukturierte Oberfläche kann beispielsweise aus verschiedenenErhebungen und Absenkung, welche ein bestimmtes Muster aufweisen, bestehen. Die struktu¬rierte Oberfläche weist beispielsweise hackenähnliche Erhebungen oder Riffelungen auf, sodass hier eine gute kraftschlüssige Verbindung zu dem umgebenden Tübbingkörper hergestelltwerden kann. Dadurch wird verhindert, dass eine relative Verschiebung des faseroptischenKabels relativ zu dem Tübbingkörper aufgrund einer starken Dehnungsbeanspruchung entsteht.

[0040] Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das Tübbingelement fernerein weiteres faseroptisches Kabel auf, welches an dem Tübbingkörper derart befestigt ist, dasseine weitere Dehnungsänderung des Tübbingkörpers auf das weitere faseroptische Kabelübertragbar ist. Das weitere faseroptische Kabel erstreckt sich entlang einer weiteren Messstre¬cke entlang des Tübbingkörpers. Das weitere faseroptische Kabel ist an die optische Messein¬richtung zum optischen Messen einer weiteren Dehnungsänderung des weiteren faseroptischenKabels entlang der weiteren Messstrecke anschließbar, wobei die weitere Dehnungsänderungdes weiteren faseroptischen Kabels indikativ für die weitere Dehnungsänderung des Tübbing¬körpers ist.

[0041] Das weitere faseroptische Kabel kann beispielsweise seriell mit dem faseroptischenKabel beispielsweise mit einem optischen Stecker verbunden werden. Ferner kann das weiterefaseroptische Kabel parallel zu dem faseroptischen Kabel angeordnet werden. Damit wird dieMesssicherheit bei Zerstörung eines Messkabelabschnitts, zum Beispiel bei Bruch oder thermi¬scher Zerstörung, erhöht.

[0042] Mit dem oben genannten Ausführungsbeispiel wird verdeutlicht, dass eine Vielzahl von faseroptischen Kabeln, welche jeweils eine vorbestimmte Messstrecke bilden, entlang einesTübbingkörpers angeordnet sein können.

[0043] Die faseroptischen Kabel können untereinander optisch gekoppelt werden. Ferner kannein fassoptisches Kabel oder mehrere faseroptische Kabel mit ihren Endbereichen in demAnschlussbereich des Tübbingkörpers angeordnet werden und somit an ein und dieselbe Mes¬seinrichtung angeschlossen werden. Entsprechend kann ein gewünschtes dichtes Netz anMessstrecke angeordnet werden, um eine gewünschte hochauflösende Messgenauigkeit desVerformungsverhaltens des Tübbingkörpers zu messen.

[0044] Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das Tübbingelement dieoptische Messeinrichtung auf, wobei die optische Messeinrichtung an dem Tübbingkörper an¬geordnet ist. Die Messeinrichtung kann wie oben beschrieben beispielsweise in dem An¬schlussbereich des Tübbingkörpers angeordnet werden.

[0045] Alternativ zu diesem oben genannten Ausführungsbeispiel kann eine zentrale optischeMesseinrichtung außerhalb des Tübbingelements angeordnet sein und mittels eines Verbin¬dungskabels an das faseroptische Kabel gekoppelt werden. An die Messeinrichtung könnenbeispielsweise eine Vielzahl von faseroptischen Kabeln von weiteren benachbarten Tübbin¬gelementen gekoppelt werden.

[0046] Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das Tübbingelement eineEinkoppeleinrichtung auf, welche mit dem faseroptischen Kabel zum Einkoppeln von Licht indas faseroptische Kabel gekoppelt ist. Die Einkoppeleinrichtung kann an einer gewünschtenEinspeisestelle, beispielsweise in dem Anschlussbereich des Tübbingkörpers, angeordnetwerden und mit einer vorgegebenen Lichtintensität Licht in das faseroptische Kabel einspeisen.

[0047] Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das Tübbingelement dieoptische Messeinrichtung auf, wobei das faseroptische Kabel eine Steckerverbindung aufweist,an welcher die optische Messeinrichtung oder ein weiteres faseroptisches Kabel lösbar an¬steckbar ist. Die Steckerverbindung ist beispielsweise ein faseroptischer Stecker. Somit kannfür Reparatur- und Wartungszwecke zügig das faseroptische Kabel von der Messeinrichtungoder von einem weiteren faseroptischen Kabel gelöst werden.

[0048] Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das faseroptische Kabeleinen Referenzbereich mit einer Referenzstrecke des faseroptischen Kabels auf. Die Referenz¬strecke des faseroptischen Kabels ist kraftübertragungsfrei an dem Tübbingkörper angeordnet,so dass eine Referenzdehnung des faseroptischen Kabels messbar ist, oder die Referenzstre¬cke des faseroptischen Kabels ist mit einer vorbestimmten Dehnung an dem Tübbingkörperangeordnet.

[0049] Bei einer kraftübertragungsfreien Kopplung des faseroptischen Kabels an dem Tübbing¬körper wird keine Kraft zwischen diesem Bereich des faseroptischen Kabels und dem Tübbing¬körper übertragen. Somit werden ebenfalls keine Dehnungen übertragen. In diesem Referenz¬bereich des faseroptischen Kabels werden Dehnungsänderung ausschließlich durch äußereEinflüsse, wie beispielsweise durch Temperaturschwankungen, verursacht. Die gemesseneReferenzdehnung kann den Messwerten der Dehnungsänderung der angrenzenden Bereichedes faseroptischen Kabels zu Grunde gelegt werden. Mittels des Referenzwerts der Referenz¬dehnung kann somit ein Messergebnis der angrenzenden Bereiche des faseroptischen Kabelsbereinigt werden, so dass eine Dehnungsänderung des faseroptischen Kabels berechnet wer¬den können, welche ausschließlich durch eine Dehnungsänderung des Tübbingkörpers undnicht durch äußere Einflüsse verursacht wurden. Dadurch wird die Messgenauigkeit erhöht.

[0050] Indem die Referenzstrecke des faseroptischen Kabels mit einer vorbestimmten Dehnungan dem Tübbingkörper angeordnet ist, kann somit ein bestimmtes Tübbingelement identifiziertwerden. Beispielsweise können eine Vielzahl von Tübbingelementen hergestellt werden, wobeijedes einzelne eine individuelle vorbestimmte Dehnung des faseroptischen Kabels in demReferenzbereich aufweist. Somit kann jedes der vielen Tübbingelemente zugeordnet und kata¬logisiert werden. Ferner weist dieses faseroptische Kabel entlang eines Tübbingkörpers eine individuelle Signalcharakteristik im Nullzustand auf, so dass diese Signalcharakteristik als Refe¬renz dienen kann, um einzelne Tübbingelemente zu identifizieren.

[0051] Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das Tübbingelement fernereinen Temperatursensor auf, welcher an dem Tübbingkörper zum Messen einer Temperaturdes Tübbingkörpers angeordnet ist. Der Temperatursensor ist an die optische Messeinrichtunganschließbar.

[0052] Bei der Messung der Dehnungsänderung des faseroptischen Kabels kann mittels Mes¬sens der Temperatur der Dehnungsfaktor herausgerechnet werden, welcher ausschließlichdurch die Temperatur eingetragen wurde. Somit wird die Messgenauigkeit weiter erhöht.

[0053] Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die optische Messeinrich¬tung eine Speichervorrichtung auf, wobei die Speichereinrichtung konfiguriert ist, die Deh¬nungsänderung des faseroptischen Kabels über ein bestimmtes Zeitintervall zu speichern.Somit können Dehnungsänderungen des Tübbingkörpers über ein bestimmtes Zeitintervallausgelesen werden und der zeitliche Verlauf der Dehnungsänderung gemessen werden.Dadurch kann beispielsweise ein Ermüdungsverhalten des Tübbingkörpers analysiert werdenoder tektonische Veränderungen der Tunnelwände untersucht werden.

[0054] Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das Tübbingelement einenAnkoppelstecker, welcher mit dem faseroptischen Kabel gekoppelt ist, wobei der Ankoppelste¬cker zu Ankopplung einer portablen Messeinrichtung konfiguriert ist. Der Ankoppelstecker be¬findet sich beispielsweise an einer zugänglichen Stelle am Tübbingkörper, beispielsweise imAnschlussbereich des Tübbingkörpers. Wird ein Tunnel mit einer Vielzahl von Tübbingelemen¬ten hergestellt, kann zu Überprüfungs- oder Wartungszwecken jedes Tübbingelement einzelnund individuell gemessen werden, indem an dem Ankoppelstecker die portable Messeinrichtunglösbar angeschlossen wird.

[0055] Wie eingangs beschrieben wird in einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eineTübbinganordnung beschrieben, welche eine Vielzahl an miteinander befestigten Tübbingele¬menten aufweist. Zumindest ein erstes Tübbingelement der Tübbinganordnung ist gemäß denoben beschriebenen Ausführungsformen bereitgestellt. Die Tübbingelemente der Tübbingan¬ordnung bilden beispielsweise eine Ringform aus.

[0056] Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Tübbinganordnung, ist daserste faseroptische Kabel ferner an dem zweiten Tübbingkörper derart befestigt, dass fernereine zweite Dehnungsänderung des zweiten Tübbingkörpers auf das erste faseroptische Kabelübertragbar ist. Das erste faseroptische Kabel erstreckt sich ferner entlang der ersten Mess¬strecke entlang des zweiten Tübbingkörpers.

[0057] Mit dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird verdeutlicht, dass ein faseropti¬sches Kabel entlang einer Vielzahl von Tübbingelementen verlaufen kann, so dass mittels einesfaseroptischen Kabels Dehnungsänderungen mehrerer Tübbingkörper entsprechender Tübbin¬gelemente gemessen werden kann. Mit einem einzigen faseroptischen Kabel können zahlreicheTübbingelemente gleichzeitig gemessen werden.

[0058] Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das zweite Tübbingelementein zweites faseroptisches Kabel auf, welches an dem zweiten Tübbingkörper derart befestigtist, dass eine zweite Dehnungsänderung des zweiten Tübbingkörpers auf das zweite faseropti¬sche Kabel übertragbar ist, wobei das zweite faseroptische Kabel sich entlang einer zweitenMessstrecke entlang des zweiten Tübbingkörpers erstreckt. Das zweite faseroptische Kabel andie optische Messeinrichtung oder eine weitere optische Messeinrichtung zum optischen Mes¬sen einer zweiten Dehnungsänderung des zweiten faseroptischen Kabels entlang der zweitenMessstrecke anschließbar ist. Die zweite Dehnungsänderung des zweiten faseroptischen Ka¬bels ist indikativ für die zweite Dehnungsänderung des zweiten Tübbingkörpers.

[0059] Beispielsweise kann das zweite Tübbingelement gemäß den oben beschriebenen Aus¬führungsformen des Tübbingelements ausgebildet sein.

[0060] Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Her¬stellung des oben beschriebenen Tübbingelements für die Tübbinganordnung zur Innenaus-schalung eines Tunnels beschrieben. Gemäß dem Herstellverfahren wird das faseroptischeKabel an einem Tübbingkörper derart befestigt, dass eine Dehnungsänderung des Tübbingkör¬pers auf das faseroptische Kabel übertragbar ist.

[0061] Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des Herstellverfahrens weist der Schrittdes Befestigens eines faseroptischen Kabels an dem Tübbingkörper ein Bereitstellen einesBewehrungsgitters auf. Ferner wird das faseroptische Kabel an dem Bewehrungsgitter befes¬tigt. Anschließend wird der Tübbingkörper gegossen, indem Betonmaterial um das Beweh¬rungsgitter gegossen wird, so dass das faseroptische Kabel in dem Tübbingkörper eingebettetist.

[0062] Das Bewehrungsgitter (bzw. Armierungseisen) besteht insbesondere aus Stahl. BeimHerstellen der Tübbingkörper wird eine gewisse Anzahl an Bewehrungsgitter in eine Gussformbzw. in einer Verschalung angeordnet. Auf dem Bewehrungsgitter wird anschließend das faser¬optische Kabel in gewünschter Konfiguration befestigt. Dies kann beispielsweise mittels Fest-bindens oder Klebens durchgeführt werden. Anschließend wird in die Form bzw. in die Verscha¬lung eine gewünschte Menge an Beton gegossen, Der flüssige Beton umgibt das Bewehrungs¬gitter und entsprechend das faseroptische Kabel. Nach dem Aushärten des Betons ist dasfaseroptische Kabel in dem Tübbingkörper eingebettet, so dass eine kraftschlüssige Verbindungzwischen dem faseroptischen Kabel und dem Tübbingkörper vorliegt.

[0063] Zur zuverlässigen Dehnungsübertragung des Tübbingkörpers auf das faseroptischeKabel entlang der gesamten Messstrecke kann das faseroptische Kabel beispielsweise auf dasBewehrungsgitter bzw. das Armierungseisen aufgeklebt werden oder zum Beispiel in Schlitzedes Bewegungsgitters bzw. des Armierungseisens befestigt werden. Zusätzlich kann, wie obenbeschrieben, das faseroptische Kabel einen strukturierten Schutzmantel bzw. Schutzhülle zurbesseren Anbindung an den Tübbingkörper aufweisen.

[0064] Mit der oben beschriebenen Erfindung werden die Tübbingelemente bereitgestellt, derenDehnungsänderung exakt bestimmt werden kann. Die Dehnungsänderung kann beispielsweiseaufgrund von tektonischen Veränderungen der Tunnelwände, aufgrund von Ermüdungserschei¬nungen der Tübbingelemente oder durch Faktoren während des Herstellens und des Einbausder Tübbingelemente verursacht werden.

[0065] Zusätzlich zu den oben stehenden Verformungsmessungen kann mit dem oben be¬stimmten optischen Messverfahren die Entwicklung der Festigkeits- und Verformungsparameterdes für die Tübbingherstellung verwendeten Materials ermittelt werden. Wichtig ist dabei dieMaterialparameter zu jenen Zeitpunkten zu ermitteln, zu welchen die oben stehenden Verfor¬mungen der Tübbingelemente gemessen werden. Nach Vorliegen der Festigkeits- und Verfor¬mungsparameter des Tübbingmaterials der Tübbingelemente kann ein entsprechendes Materi¬algesetz für die Tübbingelemente ermittelt werden. Unter Zugrundelegung dieses ermitteltenMaterialgesetzes und den Messergebnissen der Verformungsänderungen können an denMessstellen die mechanisch wirksamen Zug- und Druckspannungen ermittelt werden. Dieermittelten Zug- und Druckspannungen im Tübbingelement werden in weiterer Folge den übergeotechnische Laborversuche ermittelten Festigkeitswerten gegenübergestellt. Der Quotientaus den mechanisch wirksamen Zug- und Druckspannungen und den zugehörigen Festigkeits¬werten ergibt den Auslastungsgrad des Tübbingelements.

[0066] Es wird darauf hingewiesen, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen lediglicheine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen. So istes möglich, die Merkmale einzelner Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander zukombinieren, so dass für den Fachmann mit den hier expliziten Ausführungsvarianten eineVielzahl von verschiedenen Ausführungsformen als offensichtlich offenbart anzusehen sind.Insbesondere sind einige Ausführungsformen der Erfindung mit Vorrichtungsansprüchen undandere Ausführungsformen der Erfindung mit Verfahrensansprüchen beschrieben. Dem Fach¬mann wird jedoch bei der Lektüre dieser Anmeldung sofort klar werden, dass, sofern nicht explizit anders angegeben, zusätzlich zu einer Kombination von Merkmalen, die zu einem Typvon Erfindungsgegenstand gehören, auch eine beliebige Kombination von Merkmalen möglichist, die zu unterschiedlichen Typen von Erfindungsgegenständen gehören.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0067] Im Folgenden werden zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis dervorliegenden Erfindung Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeich¬nungen näher beschrieben. Es zeigen: [0068] Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Tübbingelements gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, [0069] Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines gebogenen Tübbingele¬ ments gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegen¬den Erfindung, [0070] Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines gestreckten Tübbingele¬ ments gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegen¬den Erfindung, [0071] Fig. 4 zweigt ein Diagramm einer Dehnungsänderung eines Tübbingele¬ ments entlang einer bestimmten Messstrecke gemäß einer beispiel¬haften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, [0072] Fig. 5 zeigt ein Diagramm einer Dehnungsänderung des Tübbingelements aus Fig. 3, [0073] Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung einer Tübbinganordnung ge¬ mäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfin¬dung, [0074] Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung einer Tübbinganordnung und einer weiteren Tübbinganordnung gemäß einer beispielhaften Aus¬führungsform der vorliegenden Erfindung, [0075] Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung eines verformten Tübbingele¬ ments gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegen¬den Erfindung, [0076] Fig. 9 zeigt ein Diagramm einer Dehnungsänderung entlang einer Mess¬ strecke des Tübbingelements aus Fig. 8, [0077] Fig. 10 zeigt eine schematische Darstellung eines Tübbingelements mit einem Referenzbereich gemäß einer beispielhaften Ausführungs¬form der vorliegenden Erfindung, [0078] Fig. 11 zeigt eine schematische Darstellung eines faseroptischen Kabels gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Er¬findung, [0079] Fig. 12 zeigt eine schematische Darstellung eines in der Zeichenebene abgerollten Tübbingelements, welches in Messsegmente gemäß ei¬ner beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein¬geteilt ist, [0080] Fig. 13 und Fig. 14 zeigen schematische Darstellungen eines nicht gekrümmten und eines gekrümmten Messsegments aus Fig. 12 gemäß einer bei¬spielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, [0081] Fig. 15 zeigt eine schematische Darstellung eines Tübbingkörpers mit einem mäanderförmigen Verlauf des faseroptischen Kabels gemäßeiner beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,und [0082] Fig. 16 bis Fig. 18 zeigen schematische Darstellungen eines Tübbingkörpers mit ei¬ nem Verlauf des faseroptischen Kabels, bei welchem sich jeweilsdrei Abschnitte des faseroptischen Kabels in einem Kreuzungspunktkreuzen, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorlie¬genden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON EXEMPLARISCHEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

[0083] Gleiche oder ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichenBezugsziffern versehen. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch.

[0084] Fig. 1 zeigt ein Tübbingelement 100 für eine Tübbinganordnung 600 zur Innenausscha-lung eines Tunnels gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.Das Tübbingelement 100 weist einen Tübbingkörper 101 und ein faseroptisches Kabel 102 auf,welches an dem Tübbingkörper 101 derart befestigt ist, dass eine Dehnungsänderung 402 desTübbingkörpers 101 auf das faseroptische Kabel 102 übertragbar ist. Das faseroptische Kabel102 erstreckt sich entlang einer Messstrecke 401 (siehe insbesondere Fig. 4) entlang des Tüb¬bingkörpers 101, wobei das faseroptische Kabel 102 entlang der gesamten Messstrecke kraft¬schlüssig mit dem Tübbingkörper 101 befestigt ist. Das faseroptische Kabel 102 ist an eineoptische Messeinrichtung 701 zum optischen Messen einer Dehnungsänderung 402 des faser¬optischen Kabels 102 entlang der gesamten Messstrecke 401 anschließbar, wobei die Deh¬nungsänderung 402 des faseroptischen Kabels 102 indikativ für die Dehnungsänderung 402des Tübbingkörpers 101 ist. Somit kann kontinuierlich bzw. mit einer hohen Ortsauflösungsozusagen lückenlos ein Dehnungsänderungsverlauf entlang der Messstrecke 401 bestimmtwerden.

[0085] Das Tübbingelement 100 dient zur Versteifung eines Tunnels. Mehrere Tübbingelemen¬te 100 sind entlang einer Umfangsrichtung 112 miteinander befestigt und ergeben somit einenkraftschlüssigen geschlossenen Tübbing-Ring (bzw. Tübbinganordnung 600, siehe Fig. 6). EineAxialrichtung 113 beschreibt eine Tunnellängsachsenrichtung und eine Radialrichtung 114beschreibt eine Richtung senkrecht zur Axialrichtung 113 und zur Umfangsrichtung 112.

[0086] Der Tübbingkörper 101 des Tübbingelements 100 ist beispielsweise aus Beton bzw.Stahlbeton gefertigt. Der Tübbingkörper 101 bildet in der beispielhaften Ausführungsform in Fig.1 ein kreissegmentartiges, schalenförmiges Profil aus.

[0087] Das faseroptische Kabel 102 ist ein Lichtleiter. Das faseroptische Kabel 102 ist an demTübbingkörper 101 derart fixiert, dass keine relative Verschiebung zwischen dem faseroptischeKabel 102 und dem Tübbingkörper 101 vorkommt, so dass eine Dehnungsänderung des Tüb¬bingkörpers 101 auf das faseroptische Kabel 102 übertragen wird. Das faseroptische Kabel 102verläuft im Inneren des Tübbingkörpers 101. Beispielsweise kann während des Herstellens,beispielsweise während des Betongießens, des Tübbingkörpers 101 das faseroptische Kabel102 eingebracht werden, so dass nach Aushärtung des Tübbingkörpers 101 das faseroptischeKabel 102 in dem Tübbingkörper 101 fixiert ist.

[0088] Das faseroptische Kabel 102 (in Fig. 1 als gestrichelte Linie dargestellt) erstreckt sichentlang einer vorbestimmten Messstrecke 401 (siehe Diagramm in Fig. 4) entlang des Tübbing¬körpers 101. Mittels optischer Messverfahren kann die lokale Dehnungsänderung des faseropti¬schen Kabels 102 an einer bestimmten Stelle der Messstrecke 401 bestimmt werden. Dieselokale Dehnungsänderung des faseroptischen Kabels 102 ist indikativ mit einer lokalen Deh¬nungsänderung an dieser Stelle des Tübbingkörpers 101.

[0089] Vorbestimmte Kabelabschnitte sind vorbestimmten Tübbingkörperabschnitten zugeord¬net. Somit kann entlang der gesamten Messstrecke 401 eine lokale Dehnungsänderung des Tübbingkörpers 101 exakt bestimmt werden.

[0090] Das faseroptische Kabel 102 ist an der Messeinrichtung 701 (siehe Fig. 7) angeschlos¬sen, mittels welcher die Messung initiiert wird. Zur Dehnungsänderungsmessung wird Licht indas faseroptische Kabel 102 kann eingekoppelt und das durchgehende bzw. rückgestrahlteLicht ausgewertet. Eine Auswerteinheit der Messeinrichtung 701 analysiert dabei z.B. die Bril-louinrückstreuung oder Rayleigh Rückstreuung. Als Ergebnis erhält man einen Dehnungsände¬rungswert für jeden Ort des faseroptischen Kabels 102 entlang der Messstrecke 401.

[0091] Je nach Anordnung des faseroptischen Kabels 102 an dem Tübbingkörper 101, könnenVerformungen sowohl auf der Innenseite, d.h. entlang eines ersten Oberflächenbereichs 106,als auch an der Außenseite, d. h, entlang eines zweiten Oberflächenbereichs 107, des Tüb¬bingkörpers 101 erfasst werden. Somit kann eine räumlich hochauflösende Erfassung der Ver¬formung von Tunneltübbingen bzw. Tübbingelementen 100 an nichtzugänglichen Stellen bereit¬gestellt werden.

[0092] In Fig. 1 verläuft das faseroptische Kabel 102 entlang des ersten Oberflächenbereichs106 und entlang des zweiten Oberflächenbereichs 107 des Tübbingkörpers 101. Entsprechendkann die Dehnungsänderung entlang der Oberflächenbereiche 106, 107 mittels des faseropti¬schen Kabels 102 gemessen werden.

[0093] Das faseroptische Kabel 102 kann mit dem Tübbingkörper 101 fixiert werden, indem dasfaseroptische Kabel 102 beispielsweise punktuell mit Armierungseisen im Tübbingkörper 102(mit z.B. Kabelbindern) verbunden werden oder indem das faseroptische Kabel 102 linienweiseauf bzw. in die Armierungseisen geklebt wird.

[0094] Nach dem Einlegen des faseroptischen Kabels 102 im Tübbingkörper 101 wird die Lagedes faseroptischen Kabels 102 im Tübbingkörper 101 kartiert, um eine Zuordnung der Messung(Strain (Dehnung) auf Kabelmeter (Messtrecke) i, siehe Fig. 4) zu einem Ort im Tübbingkörper 101 (Strain auf Position x,y,z) zu ermöglichen. Die Kartierung kann unter Zuhilfenahme vonDistanzmarkierungen auf der Faser- bzw. Kabeloberseite erfolgen. Für genaue Ortszuordnun¬gen kann die Lage des faseroptischen Kabels 102 auch mit geodätischen Messmethoden er¬fasst werden.

[0095] Das faseroptische Kabel 102 in Fig. 1 weist einen Anfangsbereich 103 (bzw. Kabelan¬fang) und einen gegenüber vom Anfangsbereich 103 liegenden Endbereich 104 (bzw. Kabelen¬de) auf, zwischen welchen sich die Messstrecke 401 ausbildet. Der Anfangsbereich 103 undder Endbereich 104 sind in einem Anschlussbereich 105 des Tübbingkörpers 101 angeordnet,wobei sich das faseroptische Kabel 102 aus dem Anschlussbereich 105 schlaufenartig entlangdes Tübbingkörpers 101 erstreckt.

[0096] Der Anschlussbereich 105 des Tübbingkörpers 101 kann beispielsweise aus einer Aus¬sparung bestehen, in welcher der Kabelanfang und das Kabelende des faseroptischen Kabels 102 angeordnet werden. An den Kabelanfang bzw. dem Kabelende kann die Messeinrichtung701 angeschlossen werden. Ferner kann an dem Kabelanfang bzw. dem Kabelende ein weite¬res faseroptisches Kabel angeschlossen werden, welches ebenfalls in demselben Tübbingkör¬per 101 verläuft oder welches entlang eines benachbarten Tübbingelements verläuft.

[0097] Die optische Messeinrichtung 701 kann beispielsweise in dem Anschlussbereich 105des Tübbingkörpers 102 angeordnet werden.

[0098] Das Tübbingelement 102 kann ferner einen Temperatursensor 111 aufweisen, welcheran dem Tübbingkörper 101 zum Messen einer Temperatur des Tübbingkörpers 101 angeordnetist. Der Temperatursensor 111 ist an die optische Messeinrichtung 701 anschließbar. Da dieSignale von verteilten faseroptischen Kabeln 102 nicht nur auf Dehnungen sondern auch aufTemperaturänderungen sensitiv sind, kann eine Temperaturkorrektur durchgeführt werden. Beider Messung der Dehnungsänderung des faseroptischen Kabels 102 kann mittels Messens derTemperatur der Dehnungsfaktor herausgerechnet werden, welcher ausschließlich durch dieTemperatur eingetragen wurde. Somit wird die Messgenauigkeit weiter erhöht.

[0099] Die optische Messeinrichtung 701 weist ferner eine Speichervorrichtung auf, wobei dieSpeichereinrichtung konfiguriert ist, die Dehnungsänderung des faseroptischen Kabels 102über ein bestimmtes Zeitintervall zu speichern. Somit können Dehnungsänderungen des Tüb¬bingkörpers 101 über ein bestimmtes Zeitintervall ausgelesen werden und der zeitliche Verlaufder Dehnungsänderung gemessen werden, [00100] Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines gebogenen Tübbingelements 100,während Fig. 3 ein weniger gebogenes Tübbingelement 100 darstellt.

[00101] Durch die Messung von Dehnungen bzw. Dehnungsänderungen entlang des erstenOberflächenbereichs 106 und des zweiten Oberflächenbereichs 107 (d.h. der Innen- und Au¬ßenseite) des Tübbingkörpers 102, kann eine Verbiegung des Tübbingkörpers 102 festgestelltwerden. Ferner kann eine Position der neutralen Linie 201 errechnet werden.

[00102] In der Fig.3 dargestellten Verflachung des Tübbingkörpers 101 verlängert sich bei¬spielsweise der Abschnitt (a), Abschnitt (b) und (d) bleiben gleich und Anschnitt (c) verkürztsich. Entsprechende Dehnungsänderungen wirken auf das faseroptische Kabel 102.

[00103] Die Neutralachse 201 verläuft derart, dass bei einer Verbiegung des Tübbingkörpers 101 keine Dehnungsänderung der Neutralachse stattfindet, wobei ein Bereich des faseropti¬schen Kabels 102 entlang der Neutralachse 201 angeordnet ist. Befindet sich der Bereich desfaseroptischen Kabels 102 entlang der Neutralachse 201, so kann dieser Bereich des faseropti¬schen Kabels 102 als Referenzbereich herangezogen werden. Somit kann die Messgenauigkeiterhöht werden.

[00104] In Fig. 4 wird ein Diagramm dargestellt, in welchem eine Dehnungsänderung 402(Strain) entlang der Messstrecke 401 (Länge [m]) dargestellt ist. Ein positives Vorzeichen + derDehnungsänderung 402 gibt eine Dehnung an einem Bereich der Messstrecke 401 an und einnegatives Vorzeichen - der Dehnungsänderung 402 gibt eine Stauchung an einem Bereich derMessstrecke 401 an.

[00105] In Fig. 5 ist in dem Diagramm die Messstrecke 401 des faseroptischen Kabels 102 ausFig. 3 beispielhaft dargestellt. Der Abschnitt (a) dehnt sich, Abschnitt (b) und (d) bleiben gleichund Anschnitt (c) verkürzt (staucht) sich. Entsprechende Dehnungsänderungen wirken auf dasfaseroptische Kabel 102 und sind in dem Diagramm aus Fig. 5 ablesbar.

[00106] Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung einer Tübbinganordnung 600 gemäß einerbeispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Tübbinganordnung 600 weisteine Vielzahl miteinander befestigter erster und zweiter Tübbingelementen 610, 620 auf. Zurbesseren Übersichtlichkeit sind nur jeweils eines der ersten Tübbingelemente 610 und einesder zweiten Tübbingelemente 620 mit Bezugszeichen versehen. Zumindest ein erstes Tübbin¬gelement 610 der Tübbinganordnung 600 ist gemäß dem oben beschriebenen Tübbingelement100 bereitgestellt. Die Tübbingelemente 610, 620 der Tübbinganordnung 600 bilden beispiels¬weise eine Ringform aus.

[00107] Beim kontinuierlichen Tunnelvortrieb werden von der Tunnelbohrmaschine zur Verstei¬fung und Ausschalung des Tunnels vorgefertigte erste und zweite Tübbingelemente 610, 620verlegt. Mehrere Tübbingelemente 610, 620 ergeben dabei einen kraftschlüssigen Ring. Dergesamte Tunnel setzt sich aus einer Vielzahl von derartigen Ringanordnungen 600 zusammen,welche die Stabilität des Tunnels garantieren sollen. Zur Beurteilung des Auslastungsgrades,insbesondere in geologischen Störzonen, ist die Erfassung der Verformung von Tübbingele¬menten 610, 620 hilfreich.

[00108] Jedes der Tübbingelemente 610, 620 kann ein entsprechendes faseroptisches Kabel 102 aufweisen. An den Schnittstellen zwischen den Tübbingelementen 610, 620 können ent¬sprechende optische Stecker angeordnet sein, welche bei korrekter Positionierung der jeweili¬gen Tübbingelemente 610, 620 zueinander automatisch eine optische Kopplung zwischen denentsprechenden faseroptischen Kabeln 102 der Tübbingelemente 610, 620 ausbilden. Bei¬spielsweise kann hierzu an den Schnittstellen der Tübbingelemente 610, 620 Positionsmarken, beispielsweise in das Betonmaterial der entsprechenden Tübbingelemente 610, 620, angeord¬net bzw. eingegossen werden, um eine exakte Positionierung der entsprechenden Tübbingele¬mente 610, 620 zueinander sicherzustellen. Somit kann eine effektive Anordnung mehrererTübbingelemente 610, 620 geschaffen werden, so dass automatisch optische Kopplungenzwischen den Tübbingelementen 610, 620 ohne aufwändige Justageschritte gebildet werdenkönnen.

[00109] Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung einer Tübbinganordnung 600 und einerweiteren Tübbinganordnung 700 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegendenErfindung. Die Tübbinganordnungen 600, 700 werden entlang der Axialrichtung 113 des Tun¬nels hintereinander befestigt und schalen den Tunnel somit aus.

[00110] Das erste faseroptische Kabel 102 bzw. 712 verläuft beispielsweise entlang dem ers¬ten Tübbingkörper 711 und ist ferner an dem zweiten Tübbingkörper 721 derart befestigt, dassferner eine zweite Dehnungsänderung des zweiten Tübbingkörpers 721 auf das erste faseropti¬sche Kabel 712 übertragbar ist. Das erste faseroptische Kabel 712 erstreckt sich z.B. fernerentlang der Messstrecke 401 entlang des zweiten Tübbingkörpers 721. Das erste faseropti¬sches Kabel 712 kann entsprechend entlang einer Vielzahl von Tübbingelementen 610, 620verlaufen, so dass mittels eines ersten faseroptischen Kabels 712 Dehnungsänderungen meh¬rerer Tübbingkörper 711, 721 entsprechender Tübbingelemente 610, 620 gemessen werdenkann.

[00111] Ferner weist, wie in Fig. 7 dargestellt, das zweite Tübbingelement 620 ein zweitesfaseroptisches Kabel 722 auf, weiches an dem zweiten Tübbingkörper 721 derart befestigt ist,dass eine zweite Dehnungsänderung des zweiten Tübbingkörpers 721 auf das zweite faseropti¬sche Kabel 722 übertragbar ist, wobei das zweite faseroptische Kabel 722 sich entlang einerzweiten Messstrecke entlang des zweiten Tübbingkörpers 620 erstreckt. Das zweite faseropti¬sche Kabel 722 ist an die optische Messeinrichtung 701 oder eine weitere optische Messein¬richtung zum optischen Messen einer zweiten Dehnungsänderung des zweiten faseroptischenKabels 722 entlang der zweiten Messstrecke anschließbar. Die zweite Dehnungsänderung deszweiten faseroptischen Kabels 722 ist indikativ für die zweite Dehnungsänderung des zweitenTübbingkörpers 620.

[00112] Wie in Fig. 7 dargestellt, kann eine zentrale optische Messeinrichtung 701 außerhalbder Tübbingelemente 610, 620 angeordnet sein und mittels entsprechender Verbindungskabel702, 703 an die faseroptische Kabel 712, 722 gekoppelt werden. An die Messeinrichtung 701können beispielsweise eine Vielzahl von faseroptischen Kabeln 712, 722 von weiteren benach¬barten Tübbingelementen 610, 620 gekoppelt werden. An entsprechenden Anschlussbereichen715, 725 der Tübbingelemente 610, 620 können die faseroptischen Kabel 712, 722 an dieMesseinrichtung 701 gekoppelt werden.

[00113] Zur besseren Übersichtlichkeit sind nur zwei der in Fig. 7 dargestellten Tübbingelemen¬te und deren Komponenten mit Bezugszeichen versehen.

[00114] Die faseroptischen Kabel 712, 722 können mittels optischer Steckerverbindung lösbarmiteinander oder an eine Messeinrichtung 701 koppelbar sein ansteckbar ist.

[00115] Ferner kann beispielsweise in einem Anschlussbereich 715, 725 eines Tübbingele¬ments 610, 620 ein Ankoppelstecker angeordnet werden, welcher mit dem faseroptischenKabel 712, 722 gekoppelt ist, wobei der Ankoppelstecker zu Ankopplung einer portablen Mess¬einrichtung konfiguriert ist. Wird ein Tunnel mit einer Vielzahl von Tübbingelementen hergestellt,kann zu Uberprüfungs- oder Wartungszwecken jedes Tübbingelement 610, 620 einzeln undindividuell gemessen werden, indem an dem Ankoppelstecker die portable Messeinrichtunglösbar angeschlossen wird.

[00116] Ferner kann eine Einkoppeleinrichtung in einem Anschlussbereich 715, 725 einesTübbingelements 610, 620 angeordnet oder temporär angeschlossen werden, wobei die Ein¬koppeleinrichtung mit dem faseroptischen 712, 722 Kabel zum Einkoppeln von Licht in dasfaseroptische Kabel 712, 722 gekoppelt ist. Die Einkoppeleinrichtung kann dadurch mit einer vorgegebenen Lichtintensität Licht in das faseroptische Kabel 712, 722 einspeisen.

[00117] Ferner kann ein faseroptische Kabel 712, 722 entlang der Axialrichtung 113 des Tun¬nels über eine Vielzahl von hintereinander angeordneter Tübbinganordnung 600, 700 verlaufen.So kann beispielsweise am Tunnelanfang an einer ersten Tübbinganordnung 600 eine Einkop¬peleinrichtung angeschlossen werden, welche das Licht in das entsprechende faseroptischeKabel 712, 722 einspeist. Am Tunnelende kann beispielsweise an der letzten Tübbinganord¬nung 700 die Messeinrichtung 701 angeschlossen werden.

[00118] Ferner das entsprechende faseroptische Kabel 712, 722 entlang einer ersten Richtungentlang der Tübbinganordnungen 600, 700 von einem Tunnelanfang bis zu einem Tunnelendeentlang der Axialrichtung 113 verlaufen. Am Tunnelende kann eine Schleife des entsprechendefaseroptische Kabel 712, 722 ausgebildet werden, so dass das entsprechende faseroptischeKabel 712, 722 entlang einer zweiten Richtung entlang der Tübbinganordnungen 600, 700 vondem Tunnelende bis zu dem Tunnelanfang entlang der Axialrichtung 113 verlaufen. So kannam Tunnelanfang in einem Tübbingelement 710, 720 die Einkoppeleinrichtung und die Mess¬einrichtung 701 angeordnet werden und somit von einer Stelle die gesamte Dehnungsmessungfür den gesamten Tunnel durchgeführt werden. Das entsprechende faseroptische Kabel 712,722 kann zwischen den Tübbinganordnungen 600, 700 unterbrochen sein und mittel optischenSteckverbindungen optisch gekoppelt werden.

[00119] Zudem kann beispielsweise in der Tunnelmitte an einer Tübbinganordnung 600, 700eine portable Messeinrichtung an das faseroptische Kabel 712, 722 angeschlossen werden. Beieiner Zerstörung des faseroptischen Kabels 712, 722 in der Tunnelmitte kann beispielsweiseder jeweilige Bereich von der Zerstörungsstelle bis zu dem Tunnelende dennoch gemessenwerden.

[00120] Ferner kann ein Signalsplitter angeordnet werden, welche einen Teil des Lichts weiter¬leitet und einen anderen Teil reflektiert. Somit kann an der Einspeisestelle ebenfalls eine Mess¬einrichtung angeordnet werden, um das reflektierte Licht zu messen. Zudem ist es möglichentlang eines längeren Tunnels Lichtverstärker anzuordnen, um die Signalintensität zu erhö¬hen.

[00121] Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung eines verformten Tübbingelements 100gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Tübbingelement100 wird eine einer bestimmten Stelle entlang des ersten Oberflächenbereich 106 Lokal belas¬tet und überdehnt (siehe Stelle c').

[00122] Fig. 9 zeigt ein Diagramm einer Dehnungsänderung entlang einer Messstrecke 401des Tübbingelements 100 aus Fig. 8. in dem Diagramm wird exakt die lokal belastete Stelle c'ersichtlich. Es ist somit mit der vorliegenden Erfindung möglich, lokal anderes Dehnungsverhal¬ten zu erkennen.

[00123] Fig. 10 zeigt ein Tübbingelement 100 mit einem Referenzbereich 1001 bzw. einerReferenzstrecke des faseroptischen Kabels 102 gemäß einer beispielhaften Ausführungsformder vorliegenden Erfindung. Der Referenzbereich 1001 ist kraftübertragungsfrei an dem Tüb¬bingkörper 101 angeordnet, so dass eine Referenzdehnung des faseroptischen Kabels 102messbar ist. Dies kann z.B. realisiert werden, indem das faseroptische Kabel 102 in einemAbschnitt im Tübbingkörper 101 lose in einem Leerrohr 1002 geführt ist.

[00124] Bei einer kraftübertragungsfreien Kopplung des faseroptischen Kabels 102 an demTübbingkörper 101 wird keine Kraft zwischen diesem Bereich des faseroptischen Kabels 102und dem Tübbingkörper 101 übertragen. Somit werden ebenfalls keine Dehnungen übertragen.In diesem Referenzbereich 1001 des faseroptischen Kabels werden Dehnungsänderung aus¬schließlich durch äußere Einflüsse, wie beispielsweise durch Temperaturschwankungen, verur¬sacht. Die gemessene Referenzdehnung kann den Messwerten der Dehnungsänderung derangrenzenden Bereiche des faseroptischen Kabels 102 zu Grunde gelegt werden. Mittels desReferenzwerts der Referenzdehnung kann somit ein Messergebnis der angrenzenden Bereichedes faseroptischen Kabels 102 bereinigt werden, so dass eine Dehnungsänderung des faserop¬ tische Kabels 102 berechnet werden können, welche ausschließlich durch eine Dehnungsände¬rung des Tübbingkörpers 101 und nicht durch äußere Einflüsse verursacht wurden.

[00125] Der Referenzbereich 1001 bzw. die Referenzstrecke des faseroptischen Kabels 102kann ferner mit einer vorbestimmten Dehnung an dem Tübbingkörper 101 angeordnet sein.Indem die Referenzstrecke des faseroptischen Kabels 102 mit einer vorbestimmten Dehnungan dem Tübbingkörper 101 angeordnet ist, kann somit ein bestimmtes Tübbingelement 100identifiziert werden. Beispielsweise können eine Vielzahl von Tübbingelementen 100 hergestelltwerden, wobei jedes einzelne eine individuelle vorbestimmte Dehnung des faseroptischenKabels 102 in dem Referenzbereich 1001 bzw. der Referenzstrecke aufweist. Somit kann jedesder vielen Tübbingelemente 100 zugeordnet und katalogisiert werden.

[00126] Fig. 11 zeigt eine schematische Darstellung eines faseroptischen Kabels 102 gemäßeiner beispielhaften Ausführungsform. Das faseroptische Kabel 102 weist einen Kernbereich1100 und einen Schutzmantel 1101, welcher den Kernbereich 1100 umhüllt, auf. Der Schutz¬mantel 1101 weist eine strukturierte Oberfläche auf, welche mit dem Tübbingkörper 101 kraft¬schlüssig gekoppelt ist. In dem Kernbereich 1100 verläuft bzw. verlaufen insbesondere im Kern1004 die Faser bzw. die Fasern des faseroptischen Kabels 102. In dem Kernbereich 1100 kannum den Kern 104 ein Mantel 1104 angeordnet sein, welcher wiederum von einer Beschichtung1102 umhüllt sein kann.

[00127] Fig. 12 zeigt ein in der Zeichenebene abgerolltes Tübbingelement 100, welches inMesssegmente 1201 gemäß eingeteilt ist.

[00128] Das faseroptische Kabel 102 verläuft entlang des ersten Oberflächenbereichs 106 unddes zweiten Oberflächenbereichs 107 in einer Schlaufe, wobei Enden des faseroptischen Ka¬bels 102 in dem Anschlussbereich 105 münden.

[00129] Alternativ können zwei getrennte faseroptische Kabel eingesetzt werden, wobei einesentlang des ersten Oberflächenbereichs 106 und das andere entlang des zweiten Oberflächen¬bereichs 107 verlaufen. Mit der Einteilung des Tübbingkörpers 101 in eine Vielzahl von Mess¬segmenten 1201, kann eine Diskretisierung des kontinuierlichen Dehnungsverlaufs analog zurnumerischen Diskretisierung mittels Finiter Elemente durchgeführt werden. Die Feinheit derDiskretisierung ist dabei von der Ortsauflösung des Messsystems abhängig. Mit den erhaltenenMessdaten kann die Lage der Neutralen Dehnungsachse bzw. Neutralachse 201 bestimmtwerden.

[00130] Fig. 13 und Fig. 14 zeigen schematische Darstellungen eines nicht gekrümmten undeines gekrümmten Messsegments 1201 aus Fig. 12.

[00131] Die Krümmung k bzw. der Krümmungsradius r eines Messsegments 1201 kann dabeiaus den Dehnungsmessungen der Abschnitte des faseroptischen Kabels 102 in den jeweiligenOberflächenbereichen 106, 107 (bzw. s1, s2) ermittelt werden: g 1 £Sl ~ £S2r d [00132] Dadurch kann ferner die Lage der Neutralachse 201 bestimmt werden. Durch numeri¬sche Integration der Dehnungswerte bzw. der Dehnungsänderung kann auf die Biegeverfor¬mung des gesamten Tübbingelements 100 rückgeschlossen werden.

[00133] Fig. 15 zeigt einen Tübbingkörper 101 mit einem mäanderförmigen Verlauf des faser¬optischen Kabels 102 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Mit einem mäanderförmi¬gen Verlauf des faseroptischen Kabels 102 kann eine engmaschige Abdeckung mit dem faser¬optischen Kabel 102 entlang des Tübbingkörpers 101 erreicht werden, ohne dass Überschnei¬dungen oder Quetschstellen des faseroptischen Kabels 102 notwendig sind.

[00134] Fig. 16 bis Fig. 18 zeigen schematische Darstellungen eines Tübbingkörpers 101 miteinem Verlauf des faseroptischen Kabels 102, bei welchem sich jeweils drei Abschnitte I, II, IIIdes faseroptischen Kabels 102 oder verschiedener faseroptischer Kabel in einem Kreuzungs¬ punkt 1601 kreuzen. Insbesondere besteht in einem Kreuzungspunkt 1601 zwischen den Ka¬belabschnitten I, II, III jeweils ein Winkel von ungefähr a=60 Grad. In den Fig. 16 bis Fig. 18 sindmehrere Kreuzungspunkte 1601 dargestellt, wobei zur besseren Übersicht lediglich zwei Kreu¬zungspunkte 1601 mit Bezugszeichen versehen sind.

[00135] Die Kabelabschnitte I, II, III in dem Kreuzungspunkten 1601 liegen dabei in Dickenrich¬tung, d.h. zum Beispiel entlang der Radialrichtung 114 bzw. entlang der Dicke des Tübbingkör¬pers 102, übereinander. Die Kabelabschnitte I, II, III können sich dabei berühren oder beab-standet sein. Weisen alle drei Kabelabschnitte I, II, III im Kreuzungspunkt unterschiedlicheRichtungen auf, kann man aus den jeweiligen eindimensionalen Messungen der Dehnungsän¬derung entlang der Faserabschnitte I, II, III eine flächenhafte Dehnung berechnen.

[00136] Mit dem Verlegungsmuster des faseroptischen Kabels 102 in Fig. 16 können mit einemeinzigen faseroptischen Kabels 102 alle erforderlichen Messdaten erfasst werden können.

[00137] In Fig. 17 und Fig. 18 werden um die Kreuzungspunkte 1601 ferner Dehnungsellipsen1701 dargestellt. Im Nullzustand, d.h. in einem dehnungsfreien Zustand des Tübbingkörpers101, können die Dehnungsellipsen 1701 als Kreise dargestellt werden (Fig. 17). Durch dieMessung der Dehnungen entlang der drei Kreuzungsrichtungen (Längsrichtungen am Kreu¬zungspunkt 1601) der drei Kabelabschnitte I, II, III können die Hauptdehnungen sowie derenOrientierung berechnet werden. Bei einem Winkel von a=60° zwischen den Dehnungsmessun¬gen bzw. Kabelabschnitten I, II, III ergeben sich die Hauptdehnungen und die Orientierung derDehnungsellipsen 1701.

[00138] In Fig. 18 werden die Dehnungsellipsen 1701 in einem Tübbingkörper 101 in einemVerformungszustand, das heißt unter Einwirkung einer Dehnungsänderung dargestellt. DieDehnungsellipsen 1701 werden abgeleitet aus den eindimensionalen faseroptischen Deh¬nungsmessungen entlang der Längsrichtung der entsprechenden drei Kabelabschnitte I, II, III.

[00139] Mit der Verwendung des faseroptischen Kabels 102 gemäß der vorliegenden Erfindungkönnen insbesondere lokalen Verformungsspitzen bestimmt werden. Insbesondere kann mitdem Verlegungsmuster des faseroptischen Kabels 102 insbesondere aus Fig. 16 bis Fig. 18und der Auswertung der Dehnungswerte flächenhafte Dehnungen und die Biegeverformung desTübbingkörpers 102 bestimmt werden.

[00140] Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass "umfassend" keine anderen Elemente oderSchritte ausschließt und "eine" oder "ein" keine Vielzahl ausschließt, Ferner sei darauf hinge¬wiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispie¬le beschrieben worden ist, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten andereroben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in denAnsprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen. BEZUGSZEICHENLISTE: 100 Tübbingelement 700 weitere Tübbinganordnung 101 Tübbingkörper 701 Messeinrichtung 102 faseroptisches Kabel 702 Verbindungskabel 103 Anfangsbereich 703 weiteres Verbindungskabel 104 Endbereich 105 Anschlussbereich 711 erster Tübbingkörper 106 erster Oberflächenbereich 712 erstes faseroptisches Kabel 107 zweiterOberflächenbereich 715 erster Anschlussbereich 108 erster Randbereich 109 zweiter Randbereich 721 zweiter Tübbingkörper 110 Steckerverbindung 722 zweites faseroptisches Kabel 111 Temperatursensor 725 zweiter Anschlussbereich 112 Umfangsrichtung 113 Axialrichtung 801 lokaler Dehnungsbereich 114 Radialrichtung 115 Einkoppeleinrichtung 1001 Referenzbereich 1002 Leerrohr 201 Neutralachse 1100 Kernbereich 401 Messstrecke 1101 Schutzmantel 402 Dehnungsänderung 1102 Beschichtung 1103 Mantel 600 Tübbinganordnung 1104 Kern 610 erstes Tübbingelement 1201 Messsegment 620 zweites Tübbingelement 1601 Kreuzungspunkt 1701 Dehnungsellipse

Claims (28)

1. Patentansprüche 1. Tübbingelement (100) für eine Tübbinganordnung (600) zur Innenausschalung eines Tun¬nels, wobei das Tübbingelement (100) aufweist: einen Tübbingkörper (101), ein faseroptisches Kabel (102), welches an dem Tübbingkörper (101) derart befestigt ist,dass eine Dehnungsänderung (402) des Tübbingkörpers (101) auf das faseroptische Kabel(102) übertragbar ist, wobei das faseroptische Kabel (102) sich entlang einer Messstrecke(401) entlang des Tübbingkörpers (101) erstreckt, wobei das faseroptische Kabel (102) entlang der gesamten Messstrecke kraftschlüssig mitdem Tübbingkörper (101) befestigt ist, wobei das faseroptische Kabel (102) an eine opti¬sche Messeinrichtung (701) zum optischen Messen einer Dehnungsänderung (402) desfaseroptischen Kabels (102) entlang der gesamten Messstrecke (401) anschließbar ist, undwobei die Dehnungsänderung (402) des faseroptischen Kabels (102) indikativ für die Deh¬nungsänderung (402) des Tübbingkörpers (101) ist.
2. 2. Tübbingelement (100) gemäß Anspruch 1, wobei das faseroptische Kabel (102) derart an dem Tübbingkörper (101) angeordnet ist,dass vorbestimmte Kabelabschnitte vorbestimmten Tübbingkörperabschnitten zugeordnetsind.
3. 3. Tübbingelement (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das faseroptische Kabel (102) einen Anfangsbereich (103) und einen gegenübervom Anfangsbereich (103) liegenden Endbereich (104) aufweist, zwischen welchen sichdie Messstrecke (401) ausbildet, wobei der Anfangsbereich (103) und der Endbereich(104) in einem Anschlussbereich (105) des Tübbingkörpers (101) angeordnet sind, wobeisich das faseroptische Kabel (102) aus dem Anschlussbereich (105) schlaufenartig entlangdes Tübbingkörpers (101) erstreckt.
4. 4. Tübbingelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das faseroptische Kabel(102) mäanderförmig entlang des Tübbingkörpers (101) verläuft.
5. 5. Tübbingelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das faseroptische Kabel(102) derart entlang des Tübbingkörpers (101) verläuft, dass sich zumindest drei Kabelab¬schnitte des faseroptischen Kabels (102) in einem Kreuzungspunkt (1701) kreuzen.
6. 6. Tübbingelement (100) gemäß Anspruch 5, wobei in dem Kreuzungspunkt (1701) zwischen den Kabelabschnitten jeweils ein Winkelvon 60 Grad besteht.
7. 7. Tübbingelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das faseroptische Kabel (102) entlang eines ersten Oberflächenbereichs (106) desTübbingkörpers (101) verläuft.
8. 8. Tübbingelement (100) gemäß Anspruch 7, wobei das faseroptische Kabel (102) entlang eines zweiten Oberflächenbereichs (107) desTübbingkörpers (101) verläuft, wobei der zweite Oberflächenbereich (107) dem erstenOberflächenbereich (106) des Tübbingkörpers (101) gegenüberliegt.
9. 9. Tübbingelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Tübbingkörper (101) eine Neutralachse (201) aufweist, welche von einem erstenRandbereich (108) zu einem gegenüberliegenden zweiten Randbereich (109) innerhalbdes Tübbingkörpers (101) verläuft, wobei die Neutralachse (201) derart verläuft, dass bei einer Verbiegung des Tübbingkör¬pers (101) keine Dehnungsänderung (402) der Neutralachse (201) stattfindet,wobei insbesondere ein Bereich des faseroptischen Kabels (102) entlang der Neutralachse(201) angeordnet ist.
10. 10. Tübbingelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das faseroptische Kabel (102) in den Tübbingkörper (101) eingebettet ist.
11. 11. Tübbingelement (100) gemäß Anspruch 10, wobei das faseroptische Kabel (102) einen Kernbereich (1100) und einen Schutzmantel(1101), weicher den Kernbereich (1100) umhüllt, aufweist, wobei der Schutzmantel (1101)eine strukturierte Oberfläche aufweist, welche mit dem Tübbingkörper (101) kraftschlüssiggekoppelt ist.
12. 12. Tübbingelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner aufweisend ein weiteres faseroptisches Kabel, welches an dem Tübbingkörper (101) derart befestigtist, dass eine weitere Dehnungsänderung des Tübbingkörpers (101) auf das weitere faser¬optische Kabel übertragbar ist, wobei das weitere faseroptische Kabel sich entlang einerweiteren Messstrecke (401) entlang des Tübbingkörpers (101) erstreckt,wobei das weitere faseroptische Kabel an die optische Messeinrichtung (701) zum opti¬schen Messen einer weiteren Dehnungsänderung des weiteren faseroptischen Kabels ent¬lang der weiteren Messstrecke (401) anschließbar ist, und wobei die weitere Dehnungsänderung des weiteren faseroptischen Kabels indikativ für dieweitere Dehnungsänderung des Tübbingkörpers (101) ist.
13. 13. Tübbingelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Tübbingkörper (101) ein kreissegmentartiges, schalenförmiges Profil ausbildet.
14. 14. Tübbingelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, ferner aufweisend die optische Messeinrichtung (701), wobei die optische Messeinrichtung (701) an demTübbingkörper (101) angeordnet ist.
15. 15. Tübbingelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, ferner aufweisend eine Einkoppeleinrichtung, welche mit dem faseroptischen Kabel (102) zum Einkoppelnvon Licht in das faseroptische Kabel (102) gekoppelt ist.
16. 16. Tübbingelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das faseroptische Kabel (102) eine Steckerverbindung (110) aufweist, an welcherdie optische Messeinrichtung (701) oder ein weiteres faseroptisches Kabel lösbar ansteck¬bar ist,
17. 17. Tübbingelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das faseroptische Kabel (102) einen Referenzbereich (1001) mit einer Referenzstre¬cke des faseroptischen Kabels aufweist, wobei die Referenzstrecke des faseroptischen Kabels kraftübertragungsfrei an dem Tüb¬bingkörper (101) angeordnet ist, so dass eine Referenzdehnung des faseroptischen Kabels(102) messbar ist, oder wobei die Referenzstrecke des faseroptischen Kabels mit einer vorbestimmten Dehnungan dem Tübbingkörper (101) angeordnet ist.
18. 18. Tübbingelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, ferner aufweisend einen Temperatursensor (111), welcher an dem Tübbingkörper (101) zum Messen einerTemperatur des Tübbingkörpers (101) angeordnet ist, wobei der Temperatursensor (111)an die optische Messeinrichtung (701) anschließbar ist.
19. 19. Tübbingelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die optische Messeinrichtung (701) eine Speichervorrichtung aufweist, undwobei die Speichereinrichtung konfiguriert ist, die Dehnungsänderung (402) des faseropti¬schen Kabels (102) über ein bestimmtes Zeitintervall zu speichern.
20. 20. Tübbingelement (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19, ferner aufweisendeinen Ankoppelstecker, welcher mit dem faseroptischen Kabel (102) gekoppelt ist, wobei der Ankoppelstecker zur Ankopplung einer portablen Messeinrichtung konfiguriertist.
21. 21. Tübbinganordnung (600) zur Innenausschalung eines Tunnels, die Tübbinganordnung(600) aufweisend ein erstes Tübbingelement (610) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20, mit einem erstenTübbingkörper (711), und ein zweites Tübbingelement (620) mit einem zweiten Tübbingkörper (721), wobei der erste Tübbingkörper (711) an dem zweiten Tübbingkörper (721) befestigt ist.
22. 22. Tübbinganordnung (600) gemäß Anspruch 21, wobei ein erstes faseroptisches Kabel (712) an dem zweiten Tübbingkörper (721) derartbefestigt ist, dass eine zweite Dehnungsänderung des zweiten Tübbingkörpers (721) aufdas erste faseroptische Kabel (712) übertragbar ist, wobei das erste faseroptische Kabel (712) sich ferner entlang der Messstrecke (401) ent¬lang des zweiten Tübbingkörpers (721) erstreckt.
23. 23. Tübbinganordnung (600) gemäß Anspruch 21 oder 22, wobei das zweite Tübbingelement (620) ein zweites faseroptisches Kabel (722) aufweist,welches an dem zweiten Tübbingkörper (721) derart befestigt ist, dass eine zweite Deh¬nungsänderung des zweiten Tübbingkörpers (721) auf das zweite faseroptische Kabel(722) übertragbar ist, wobei das zweite faseroptische Kabel (722) sich entlang einer zwei¬ten Messstrecke (401) entlang des zweiten Tübbingkörpers (721) erstreckt, wobei daszweite faseroptische Kabel (722) an die optische Messeinrichtung (701) oder eine weitereoptische Messeinrichtung zum optischen Messen einer zweiten Dehnungsänderung deszweiten faseroptischen Kabels (722) entlang der zweiten Messstrecke (401) anschließbarist, und wobei die zweite Dehnungsänderung des zweiten faseroptischen Kabels (722) indikativ fürdie zweite Dehnungsänderung des zweiten Tübbingkörpers (721) ist.
24. 24. Tübbinganordnung (600) gemäß einem der Ansprüche 21 bis 23, wobei das zweite Tüb¬bingelement (620) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet ist.
25. 25. Verfahren zur Messung einer Dehnungsänderung (402) eines Tübbingelements (100) füreine Tübbinganordnung (600) zur Innenausschalung eines Tunnels, wobei das Verfahrenaufweist: Messen einer Dehnungsänderung (402) eines faseroptischen Kabels (101) entlang einergesamten Messstrecke (401), wobei das faseroptische Kabel (102) an einem Tübbingkör¬per (101) des Tübbingelements (100) derart befestigt ist, dass eine Dehnungsänderung(401) des Tübbingkörpers (101) auf das faseroptische Kabel (102) übertragbar ist,wobei das faseroptische Kabel (102) sich entlang der Messstrecke (401) entlang des Tüb¬bingkörpers (101) erstreckt, wobei das faseroptische Kabel (102) entlang der gesamten Messstrecke kraftschlüssig mitdem Tübbingkörper (101) befestigt ist, wobei das faseroptische Kabel (102) an eine Messeinrichtung (701) zum optischen Messender Dehnungsänderung (402) des faseroptischen Kabels (101) entlang der Messstrecke(401) anschließbar ist, und wobei die Dehnungsänderung (402) des faseroptischen Kabels (102) indikativ für die Deh¬nungsänderung (402) des Tübbingkörpers (101) ist.
26. 26. Verfahren gemäß Anspruch 25, wobei das faseroptische Kabel (102) entlang eines ersten Oberflächenbereichs (106) desTübbingkörpers (101) und entlang eines zweiten Oberflächenbereichs (107) des Tübbing¬körpers (101) verläuft, wobei der zweite Oberflächenbereich (107) dem ersten Oberflächenbereich (106) des Tüb¬bingkörpers (101) gegenüberliegt, wobei der Schritt des Messens der Dehnungsänderung (402) des faseroptischen Kabels(102) entlang der Messstrecke (401) ferner aufweist: Messen einer ersten Dehnungsänderung des ersten Oberflächenbereichs (106), Messung einer zweiten Dehnungsänderung des zweiten Oberflächenbereichs (107), Bestimmung einer Neutralachse (201) mittels Vergleichs der ersten Dehnungsänderungund der zweiten Dehnungsänderung, wobei die Neutralachse (201) zwischen einem erstenRandbereich (108) und einem gegenüberliegenden zweiten Randbereich (109) innerhalbdes Tübbingkörpers (101) verläuft, wobei die Neutralachse (201) derart verläuft, dass bei einer Verbiegung des Tübbingkör¬pers (101) keine Dehnungsänderung (402) der Neutralachse (201) stattfindet.
27. 27. Verfahren zur Herstellung eines Tübbingelements (100) für eine Tübbinganordnung (600)zur Innenausschalung eines Tunnels, wobei das Verfahren aufweist: Befestigen eines faseroptischen Kabels (102) an einem Tübbingkörper (101) des Tübbin¬gelements (100) derart, dass eine Dehnungsänderung (402) des Tübbingkörpers (101) aufdas faseroptische Kabel (102) übertragbar ist, wobei das faseroptische Kabel (102) sichentlang einer Messstrecke (401) entlang des Tübbingkörpers (101) erstreckt,wobei das faseroptische Kabel (102) entlang der gesamten Messstrecke kraftschlüssig mitdem Tübbingkörper (101) befestigt ist, wobei das faseroptische Kabel (102) an eine opti¬sche Messeinrichtung (701) zum optischen Messen einer Dehnungsänderung (402) desfaseroptischen Kabels (102) entlang der gesamten Messstrecke (401) anschließbar ist, undwobei die Dehnungsänderung (402) des faseroptischen Kabels (102) indikativ für die Deh¬nungsänderung (402) des Tübbingkörpers (101) ist.
28. 28. Verfahren nach Anspruch 27, wobei der Schritt des Befestigens eines faseroptischen Kabels (102) an dem Tübbingkör¬per (101) aufweist: Bereitstellen eines Bewehrungsgitters, Befestigen des faseroptischen Kabels (102) an dem Bewehrungsgitter,und Gießen des Tübbingkörpers (101), indem Betonmaterial um das Bewehrungsgitter gegos¬sen wird, so dass das faseroptische Kabel (102) in dem Tübbingkörper (101) eingebettetwird. Hierzu 7 Blatt Zeichnungen