BGR Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe

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Untersuchungen zur Durchlässigkeit und Porendruckwirkung

Land / Region: Deutschland

Projektanfang: 01.01.2002

Projektende: 31.12.2005

Projektstand: 31.12.2005

Methode und Versuchsaufbau zur Untersuchung von Schädigung, Durchlässigkeit und PorendruckwirkungMethode und Versuchsaufbau zur Untersuchung von Schädigung, Durchlässigkeit und Porendruckwirkung Quelle: BGR

Endlagerung im tiefen Untergrund ist besonders geeignet, die Biosphäre vor der radiotoxischen Wirkung des Abfalls aus der Kernenergienutzung dauerhaft zu schützen, wenn Wirts- und Barrieregesteine genutzt werden, die für Lösungen wie auch Gase undurchlässig sind. Beim Auffahren eines Bergwerks und der Einlagerung von Abfall können allerdings Prozesse ausgelöst werden, welche die Gesteinseigenschaften nachteilig verändern. Ursache ist die Veränderung des Spannungszustands im Gebirge, Verformungsvorgänge sind die Folge. Dies gilt entsprechend für andere Untertage-Bauwerke (z.B. Speicherkavernen, Deponien). Aufgabe ist zu untersuchen und zu bewerten, unter welchen Belastungs- und Verformungsbedingungen die Gesteinseigenschaften derart verändert werden, dass die Standsicherheit einer untertägigen Anlage und die Langzeitsicherheit der Barrieren gegen Schadstoffaustrag gefährdet sein können.   

  • Belastungen und Verformungen. die Auflockerung bewirken, schaffen Wegsamkeiten für Stofftransport. Schädigung, die Bildung von Porenraum und die resultierende Veränderung in der Permeabilität sind zu untersuchen und die Zusammenhänge in Stoffgesetzen zu modellieren.
  • Bei Auflockerung kann Lösung in das Gestein eindringen. Der Fluiddruck würde den Spannungszustand in der betroffenen Auflockerungszone (ALZ) verändern. Damit besteht die Aufgabe, die Voraussetzungen (z.B.: Grenzwert-Kriterien) für eine Fluiddruckwirkung und deren mögliche Konsequenzen für die Barrierefunktion zu ermitteln.
  • Zur Bewertung von Belastungs-Szenarien sind relevante und für rechnerische Nachweise geeignet formulierte Integritätskriterien erforderlich. An Hand von Laboruntersuchungen können die verschiedenen Belastungsfälle unter gut kontrollierbaren und reproduzierbaren Randbedingungen simuliert werden, die zur Formulierung und Überprüfung von Bewertungskriterien geeignet sind.  

 

Messung der Durchlässigkeit von Tonstein mit dem Puls-Test-VerfahrenMessung der Durchlässigkeit von Tonstein mit dem Puls-Test-Verfahren Quelle: BGR

 

Kriechversuch zur Untersuchung der Porendruckwirkung nach SchädigungKriechversuch zur Untersuchung der Porendruckwirkung nach Schädigung Quelle: BGR

Literatur:

  • Popp, T.,  H. Kern & O. Schulze (2001): The evolution of dilatancy and permeability in rock salt during hydrostatic compaction and triaxial deformation.- J. of Geophys. Res. - Solid Earth, 106, No B2: 4061-4078.
  • Schulze, O., T. Popp & H. Kern (2001): Development of damage and permeability in deforming rock salt.- Engineering Geology 61: 163-180. Elsevier, Amsterdam. (Special Issue on Geosciences and Nuclear Waste Disposal. Eds.: Ch. Talbot & M. Langer).
  • Hunsche, U. & O. Schulze (2000): Measurement and Calculation of the Evolution of Dilatancy and Permeability in Rock Salt.- In: O. Kolditz et al. (eds.), Proc. 3. Workshop Kluft-Aquifere "Gekoppelte Prozesse in Geosystemen", Hannover, Nov. 2000; 60/2000: 107-113; Inst. f. Strömungsmechanik u. Elektr. Rechnen im Bauwesen der Uni. Hannover.
  • Heusermann, S. (2001): Beurteilung der geomechanischen Stabilität und Integrität von Endlagerbergwerken im Salzgebirge auf Grundlage geologischer und ingenieurgeologischer Untersuchungen.- Geol. Beiträge Hannover, 12: 159-174.
  • Popp, T.,  H. Kern & O. Schulze (2002): Permeation and development of dilatancy in rock salt.- In: N.D. Cristescu, H.R. Hardy Jr. & R.O. Simionescu (eds.), Basic and Applied Salt Mechanics; Proc. of the Fifth Conf. on the Mech. Behavior of Salt, Bukarest 1999; p. 95-124; A.A. Balkema.
  • Schulze, O. & T. Popp (2002): Untersuchungen zum Dilatanzkriterium und zum Laugendruckkriterium für die Beurteilung der Integrität eines Endlagerbergwerks in einer Steinsalzformation.- Z. f. Angew. Geologie, 2: 16-22.

Partner:

Universität Kiel (Prof. Dr. H. Kern, Dr. T. Popp)

Kontakt:

    
Dr. Werner Gräsle
Tel.: +49-(0)511-643-2298
Fax: +49-(0)511-643-3694
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