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Charakterisierung des hydromechanischen Verhaltens der Gesteine des Mittleren Buntsandsteins im Hinblick auf eine geothermische Nutzung. Strukturgeologische Geländeaufnahmen, gesteinsmechanische Untersuchungen und numerische Modellierungen. Online Ressource
Müller, Christian
Göttingen (Deutschland)
Selbstverlag
2009, 155 S., Abb., Tab., Lit.
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[Quelle: http://d-nb.info]
Die Arbeit hatte zum Ziel, die Fließwege in den geklüfteten Gesteinen des Mittleren Buntsandsteins hinsichtlich einer geothermischen Nutzung zu untersuchen. Der erste Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der Aufnahme von Eigenschaften, mit deren Hilfe ein geklüftetes Gestein charakterisiert werden kann. Um die Analysen möglichst realitätsnah durchführen zu können, wurden Kluftorientierungen, -abstände und -längen in Aufschlussanalogen aufgenommen. Aus den gewonnenen Kluftparametern wurden mittels stochastischer Methoden diskrete 2D-Kluft-Modelle der Geländeoberflächen generiert, die eine hohe Ähnlichkeit mit real zu beobachtenden Kluftsystemen haben. Im zweiten Teil der Arbeit wurden hydraulische Modellierungen mit Hilfe der diskreten Modelle durchgeführt, um Aussagen über die richtungsabhängige Durchlässigkeit sowie die Größe des repräsentativen Elementarvolumens (REV) treffen zu können. Der ermittelte 2D-Durchlässigkeitstensor zeigt, dass die Ausbildung des Kluftsystems zu einer deutlichen Durchlässigkeitsanisotropie führt. Ein minimales REV konnte für Kluftnetzgrößen von 10m mal 10m bestimmt werden. Ein zentraler Punkt des dritten Teils war die Kopplung mechanischer und hydraulischer Prozesse zur Beurteilung der Rolle des Spannungsfeldes auf die hydraulischen Eigenschaften sowie das Verhalten des Kluftsystems unter hydraulischer Stimulation. Die Spannungsbeträge und -richtungen wurden aus in der Literatur aufgeführten Daten abgeschätzt. Zur Berechnung der Kluftöffnungsweiten wurde das Barton-Bandis-Modell (BB-Modell) verwendet, welches die Kluftöffnungsweite unter einer bestimmten Belastung mittels charakteristischer Parameter automatisch ableitet. Mechanische Eingabeparameter des BB-Modells (u.a. Druckfestigkeit und Rauigkeit der Kluftoberflächen) sowie des intakten Gesteins (Kompressions- und Schermodul) wurden im Vorfeld der Modellierungen mittels eines umfangreichen Messprogramms im Labor oder in Aufschlüssen erhoben. Die Modellierungen zum Einfluss der Tiefe auf die Durchlässigkeit ergeben, dass die Ausbildung des Kluftsystems gegenüber dem angenommenen anisotropen Spannungsfeld einen wesentlich größeren Einfluss auf die Fließrichtung des Wassers hat. Die Abnahme der Kluftöffnungsweiten wird vorwiegend durch die Kluftnormalsteifigkeit gesteuert, weshalb die untersuchten steiferen Gesteine größere Öffnungsweiten zeigen.
Geothermie, Erdwärmenutzung, Felsgestein, Buntsandstein, Sandstein, Klüftigkeit, Kluftsystem, Geländeaufnahme, Aufnahme(geologisch), Aufnahme(geophysikalisch), Hydromechanik, Felsmechanik, Spannungszustand, Druckfestigkeit, Injektionsdruck, Wasserdurchlässigkeit, Fließrichtung, Modellierung, Modell(numerisch), Simulationsrechnung, geothermal, terrestrial heat use, solid rock, variegated sandstone, sandstone, jointyness, network of fissures, ground survey, geological survey, hydromechanics, rock mechanics, stress state, compressive strength, injection pressure, water permeability, direction of flow, modelling, model (numerical),
Durchlässigkeit von Böden
Diplom.de
Übliche Verfahren und deren Überprüfung im Labor
2008, 292 S., m. 60 Abb. 27 cm, Softcover
Diplomica
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