Laugungsversuche als Grundlage zur Stabilitätsuntersuchung von Grubengebäuden in wasserlöslichen Gebirgsformationen

Zusammenfassung

Die Beurteilung der Stabilität von Grubengebäuden umfasst ein interdisziplinäres Aufgabengebiet verschiedener Fachbereiche. Neben den Bereichen Geotechnik und Geologie spielt die Hydrogeologie, in Abhängigkeit der geologischen Gegebenheiten, eine große Rolle. Wasser kann die Stabilität eines Grubengebäudes stark beeinträchtigen. Dies gilt vor allem für wassersensitive Bereiche wie beispielsweise bei Salzen und Gips. Je nach Herkunft und Verweilzeit im Untergrund können Gruben- sowie Oberflächenwässer die Standfestigkeit des Bergwerkes beeinflussen. In Verbindung mit hydrochemischen Analysen der Grubenwässer kann die Herkunft der Wässer, ihre untertägigen Verweilzeiten sowie die damit verbundenen Lösungsprozesse, welche die Standfestigkeit des Grubengebäudes beeinflussen können, bestimmt werden. Ein nicht zu vernachlässigender Lösungsanteil des Berg- und Niederschlagswassers, der in den meisten Betrachtungen bis dato unberücksichtigt blieb, wird bedingt durch die Austragung feinstkörniger Materialanteile, die chemisch nicht in Lösung gehen. Diese Feinstkornanteile können nach chemischer Umwandlung der wasserlöslichen Bestandteile ausgeschwemmt werden und erhöhen somit den gesamten Materialaustrag. In diesem Beitrag wird ein neuartiger Versuchsaufbau zur Ermittlung der Feinstkornanteile dargestellt und die Auswirkung von Laugungsprozessen auf Gesteine an verschiedenen Beispielen und Varianten zur Implementierung derartiger Prozesse in numerische Simulationen aufgezeigt.

Abstract

The assessment of the stability of underground structures comprises an interdisciplinary area of various special fields. In addition to the fields of geotechnical engineering and geology, hydrogeology plays a major role depending on the geological conditions. Water can heavily influence the stability of underground structures. This applies especially for water-sensitive areas such as salt and gypsum. Depending on the origin and residence time in the subsurface, rainwater and groundwater can affect the stability of the underground structure. In combination with different hydro-chemical water analyses, the origin and the residence time of the water, which is responsible for the leaching process and accompanying stability reduction, can be determined. A non-negligible part of the leaching process of the water, which so far has not always been taken into account, is fine-grained material which does not go chemically in solution. These fine particles can be washed out with the chemical leaching process and increase the whole amount of material loss. In this paper, a new experimental setup for the determination of very fine particles is presented. The effect of the leaching process on the stability, including different variants for the implementation of such processes in numerical simulations, will be shown.