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Numerisches Modell zur Entwicklung der Permeabilität von Steinsalz in Abhängigkeit von Schädigung, Fluiddruck und Spannungszustand

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[Quelle: http://d-nb.info]

Für radioaktive Reststoffe gelten Salzlagerstätten als potenzielle Standorte für End- bzw. Tiefenlager. Durch die Einlagerung soll die Biosphäre dauerhaft vor den Gefahren der Reststoffe geschützt werden. Um das Schutzziel zu erreichen, ist es notwendig, den Schadstofftransport zu verhindern bzw. zu verzögern. Steinsalz ermöglicht aufgrund seines viskoplastischen Verhaltens einen langfristig dichten Einschluss. Bei der Auffahrung von Strecken im Salinar wird der ursprünglich isotrope Spannungszustand gestört und um die Strecke bilden sich ein deviatorischer Spannungszustand und eine Auflockerungszone (ALZ) aus. Diese ALZ ist aufgrund des Spannungszustands durch ein anisotropes Rissnetzwerk gekennzeichnet, dessen Risse nahezu parallel zur Strecke verlaufen. Die ALZ bietet für Fluide Wegsamkeiten, die beim Bau von Abdichtbauwerken die Wirksamkeit beeinträchtigen. Die Funktionalität von Abdichtstandorten wird durch die integrale Permeabilität aus intaktem Gebirge, ALZ, Kontaktzone und Damm bewertet. Für den Fall eines möglichen Lösungszutritts in das Grubengebäude ist zur Einhaltung des Schutzzieles die Funktionsfähigkeit des Abdichtstandortes nachzuweisen. Die anisotrope Permeabilität in der ALZ wird auf Basis der Hauptschädigungskomponenten ermittelt. Aufgrund der Kristallstruktur des Salzes entstehen im Fall der Schädigung Risse entlang der Korngrenzen. Daher werden zur Beschreibung der Durchlässigkeit Modellansätze für Kluftwasserleiter aus der Felsmechanik adaptiert. Da in den Rissnetzwerken keine einheitliche Rissöffnungsweite zu erwarten und zudem eine Relation zwischen den schädigungsinduzierten Verzerrungen und der Öffnungsweite herzustellen ist, werden für die drei Hauptrichtungen Rissspektren mit einer Rayleigh-Verteilung bestimmt. Die Rissöffnungsweite wird auch vom wirksamen Fluiddruck und der Normalspannung auf den Rissflächen beeinflusst. Zusätzlich wird der mittlere Rissabstand und die Oberflächenbeschaffenheit des Risses aufgrund der Kristallinität berücksichtigt. Für numerische Simulationen ist das am Institut für Grundbau und Bodenmechanik der TU Braunschweig entwickelte Stoffmodell TUBSsalt um den Ansatz zur Berechnung der anisotropen Permeabilität erweitert worden. Mit diesem Ansatz besteht die Möglichkeit, die Durchlässigkeit der ALZ im Bereich der Streckenkontur realitätsnäher zu beschreiben.

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Forschungsberichte

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G. Genske
Ansatz für ein probabilistisches Sicherheitskonzept ungesicherter Felsböschungen im Rheinischen Schiefergebirge
1989, 210 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die Überlegungen beziehen sich zunächst auf das "ebene Gleiten" von Kluftkörpern, wobei die Schwierigkeiten vor allem in der Entwicklung von stochastischen Modellen für die in der recht einfachen Grenzzustandsgleichung enthaltenen Basisvariablen lagen. Für die Orientierung der Trennflächen werden sphärische Verteilungsfunktionen angesetzt, wohingegen der unbekannte Kluftwasserdruck mit einer Rechteckverteilung erfaßt wird. Dem Autor gelingt es, Teilsicherheitsbeiwerte für den Reibungswinkel und additive Sicherheitselemente für die Gleitflächenneigung herzuleiten, deren Größe allerdings nicht über den ganzen Bemessungsraum konstant gehalten werden kann. Diese Untersuchungen werden auch für andere Versagensmechanismen von Felsböschungen fortgeführt. (-y-)

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Hans-Joachim Schneider
Durchlässigkeit von geklüftetem Fels. Eine experimentelle Studie unter besonderer Berücksichtigung des Wasserabpreßversuches
1988, 301 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Im Zuge der Verbesserung der Berechnungsverfahren von Strömungsvorgängen in geklüftetem Fels werden Untersuchungen unternommen, den herkömmlichen WD-Versuch in seiner Aussagefähigkeit zu verbessern. Es wurde für die vorliegenden Untersuchungen eine neue Versuchsapparatur entwickelt, die nach dem Prinzip des Wasser-preß-Tracerversuches und der Mehrfachpegelmessung arbeitet und eine eingehende Messung der Strömungsvorgänge in der Verpreßstelle sowie im Gebirge ermöglicht. Die Untersuchungen wurden in zwei Gebirgsarten - Buntsandstein und Granit - vorgenommen. Ergänzend zu den LUGEON-Versuchen wurden Tracer-, Temperatur- und Preßluftversuche durchgeführt. Eine Empfehlung zur Durchführung von Wasserabpreßversuchen wird gegeben. (-y-)

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Bernhard Walz, Dieter G. Genske
Standsicherheitsuntersuchungen an Felsböschungen unter Anwendung der probabilistischen Sicherheitstheorie. Abschlußbericht
1986, 58 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Nach der Erläuterung möglicher Versagensmechanismen von ungesicherten Felsböschungen und der daraus ableitbaren Bruchbedingungen werden die stochastischen Eigenschaften der Parameter, die in die Bruchbedingungen eingehen, diskutiert. Auf der Grundlage des neuen statischen Sicherheitskonzepts werden Sicherheitswerte für den statischen Nachweis der Standsicherheit ungesicherter Felsböschungen hergeleitet. (-y-)

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Zeitschriftenartikel

Folgende Literaturnachweise stammen aus der Datenbank RSWB^®plus. Die Datenbank unterstützt schnell und zielsicher Fachleute aus Planungsfirmen, Industrie und Forschung, sowie Lehrkräfte und Studierende in der akademischen Ausbildung bei Nachweis und Beschaffung von Fachinformation zum Planen und Bauen.

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Wittke, Walter; Wittke-Schmitt, Bettina; Wittke, Martin; Wittke-Gattermann, Patricia; Druffel, Ralf
Saving energy and resources and reducing the carbon footprint by innovations in tunnel construction (kostenlos)
Tunnel, 2022

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Heusermann, Stefan; Kiehl, Johannes R.
Bestimmung von Gebirgsspannungen mit dem Überbohrverfahren - Teil 2: Weggebersonden - Neufassung der Empfehlung Nr. 14 des Arbeitskreises "Versuchstechnik Fels" der DGGT
Geotechnik, 2022

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Kosmann, Benedikt; Perau, Eugen
Beschreibung der Festigkeit von Fels unter echten triaxialen Bedingungen mit der Grenzbedingung nach Mogi?Coulomb
Geotechnik, 2021

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Wittke, Martin; Wittke-Schmitt, Bettina; Wittke-Gattermann, Patricia; Wittke, Walter
Design and construction of tunnels in jointed rock according to the AJRM Method - Part 2 (kostenlos)
Tunnel, 2021

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Wittke, Martin; Wittke-Schmitt, Bettina; Wittke-Gattermann, Patricia; Wittke, Walter
Design and construction of tunnels in jointed rock according to the AJRM method - Part 1 (kostenlos)
Tunnel, 2021

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