PhD-project 3: Degradatie tunnelmaterialen
Het doel van PhD’er Sebastian P. Kuniewski is om metingen in bestaande tunnels mogelijk te maken door tunnelcomponenten continu te monitoren op degradatie, mechanische belastingen en vervorming. De gegenereerde gegevens worden vervolgens ingevoerd in modellen voor betrouwbare voorspellingen van degradatie en de status van de tunnelcomponenten voor proactieve onderhoudsprogramma’s, waardoor ‘downtime’ effectief wordt geminimaliseerd.
Materiaaldegradatie is afhankelijk van vele factoren en processen. Bij de exploitatie van een tunnel is het noodzakelijk de kritische onderdelen ervan te inspecteren en het geheel te beoordelen structurele integriteit van de tunnel. Inspecties zijn één manier om deze taak te volbrengen. Echter visuele inspectie, zoals momenteel de meest gebruikelijke manier is om een tunnel te inspecteren, is niet altijd toereikend in het vaststellen van de exacte omvang van de schade en het nauwkeurig inschatten van het risico en de structurele integriteit.
Installatie van monitoringsystemen die materiaaldegradatie kunnen monitoren, omgevingsparameters die degradatie, mechanische belastingen en andere factoren beïnvloeden, zijn van belang, omdat het aanzienlijk inzicht kan verschaffen in het optreden, de snelheid en de oorzaken van materiële degradatie in tunnels. Dit onderzoek richt zich op het vaststellen welke componenten en materialen moeten worden gemonitord, welke monitoringsystemen en -sensoren moeten worden gebruikt en geïnstalleerd, en op welke basis moet worden besloten waar de sensoren moeten worden geïnstalleerd.
Stand van zaken
Er is een artikel gemaakt voor en presentatie gegeven op de TRA 2024 in Dublin. Het literatuuronderzoek is klaar, maar moet nog uitgewerkt worden. Voor de database zijn voorbereidingen getroffen (tunnels geïnspecteerd, tabellen gedefinieerd), het vullen is echter nog niet klaar. Plan is om de hele database op te leveren in Q3 van 2024. Het risico op degradatie van ankers wordt uitgewerkt in een artikel voor WTC2025. Dit kost meer tijd dan verwacht.
De installatie van bewakingssensoren in Willemsspoor- en Noordtunnel is nog niet uitgevoerd. Voor deformatie is de aanpak helder, voor degradatie niet. Daarvoor moet nog een voorstel geschreven worden. Huidige focus ligt op het in kaart brengen van de problematiek en het vinden van juiste oplossingen voor monitoring.
Er gaat een herijking van de deliverables plaatsvinden om de voortgang van de drie promotie-onderzoeken beter te kunnen volgen en vergelijken. Ook de deliverables die gepland stonden voor de eerste helft van 2024 worden hierin meegenomen.
- Lees het onderzoeksvoorstel van Sebastian P. Kuniewski: Research plan proposal Degradation of tunnel materials – version 2024 (pdf)
- Per kwartaal verschijnt er ook een bijgewerkt voortgangsverslag: Voortgangsupdate Q1 2024 Degradatie tunnelmaterialen (pdf, 667 KB).
- Deze updates worden ook ingediend bij het TKI Deltatechnologie in het kader van onderzoeksprogramma Futureproof tunnels.
Andere PhD’ers
Naast deze kandidaat zullen nog twee (en uiteindelijk vier) promovendi werken aan verschillende aspecten van Future proof tunnels. De twee huidige andere kandidaten richten zich op Vervormingsmodellering/bodemstructuurinteractie (Arne de Jong) en op Deformatie monitoring zinktunnels (Ian Pierce). Tijdens dit doctoraat zullen deze medekandidaten bij veel van de tussenstappen betrokken worden bij de besluitvorming.
Deliverables
Nr. |
Omschrijving |
Verwachte opleverdatum |
---|---|---|
1 | Literatuuronderzoek. |
Q1 2024 |
2 | Overzicht tunnels met inspectie, onderhoud en/of instrumentatie in de nabije toekomst. |
Q1 2024 |
3 | Database van kritische structurele componenten, hun materialen en materiaaleigenschappen en degradatiemechanismen, omgevingsinvloeden en interactie tussen de componenten. |
Q1 2024 |
4 | Artikel en presentatie (op TRA Dublin) over database en de toepassing in monitoringstrategieën. |
Gereed |
5 | Voorstel voor materiaal gebaseerd op database, degradatiemodellen en probabilistische benadering. |
Q2 2024 |
6 | Inzicht in kansverdelingen en onzekerheden, modelprestaties op basis van bestaande gegevens en informatie (labtest) en degradatiemodellen op basis van database. |
Q2 2024 |
7 | Lijst met beschikbare sensoren voor het monitoren van specifieke materiaaldegradatie (COB-rapport Monitoring material degradation in tunnels als referentie). |
Q3 2024 |
8 | Installatie van bewakingssensoren op basis van geselecteerde materialen en bestaande sensoren, inclusief de gegevensstroom van sensoren naar interpretatie-algoritmen en dashboard. |
Q3 2024 |
9 | Inzicht in ontwikkeling nieuwe sensoren en technologieën voor mogelijk gebruik in tunnels (promovendi faculteit Civil engineering TU Delft) |
Q3 2024 |
10 | Inzicht in effectiviteit sensoren voor detecteren en meten van materiaaldegradatie (NDT, Peul), toegevoegd aan database. |
Q3 2024 |
11 | Beslissingsprobleem voor optimale sequentiële teststrategie om geschikt sensortype te bepalen voor effectief detecteren en meten degradatiemechanismen. |
Q4 2024 |
12 | Beslissingsprobleem om optimaal het aantal, typen en locaties van bewakingssensoren te selecteren. |
Q4 2024 |
13 | Verschillende monitoringsystemen en -strategieën gebaseerd op de oplossingen voor het optimalisatieprobleem. Python-programma, methodologie en plaatsing vervormingsinstrumenten afstemmen. |
Q4 2024 |
Activiteiten januari-juni 2024
Omschrijving |
Draagt bij aan deliverable … |
---|---|
Bijwonen Tunneldag COB, en TRA en PhD- en postdocsymposium in Dublin. |
- |
Excursies naar Willemsspoortunnel, Oosterweelverbinding en Drechttunnel (verslagen op aanvraag beschikbaar). |
- |
Contacten gelegd en met experts gesproken over tunnelontwerp en degradatieproblematiek. |
- |
Training Work smarter stress less (WSSL TUD24.1). |
- |
Workshop Concrete recycling and advanced characterization. |
- |
Lezingenavond NVRB over constructieve veiligheid (forensic engineering en beoordeling publieke gebouwen). |
- |
TU Delft, 3MD, groepsbijeenkomst Micromechanica. Inleidende presentatie gegeven, gegevens van corrosiemonitoring gedeeld en EIS-methode voor coating en mogelijk betonevaluatie gepresenteerd. |
- |
Abstract indiend voor WTC2025, Stockholm. Werktitel: On corrosion problems in immersed tunnels – inspection and monitoring with electrochemical methods. |
- |
Begeleidingscommissie
C-Cube International B.V. -
Sebastian Kuniewski, rol: PHD
Tje Wei Hu, rol: Lid
COB -
Karin de Haas, rol: Programmaleider
Ellen van Eijk, rol: Begeleider/Facilitator
Deltares -
Rijkswaterstaat West Nederland Zuid -
Rijkswaterstaat West Nederland Zuid - Rijkswaterstaat GPO
SGS INTRON B.V. -
TU Delft Faculteit Civiele Techniek & Geowetenschappen -
TU Delft Faculteit Civiele Techniek & Geowetenschappen - TU Delft
Erik Schlangen, rol: Begeleider PhD
Wout Broere, rol: Lid