Endlagerauslegung und -optimierung, Bericht zum ... - PTKA - KIT
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lung zu unterschiedlichen Gebirgsspannungen, insbesondere auch Zugspannungen<br />
kommt.<br />
Abhängig von den thermo-mechanischen Randbedingungen weist Steinsalz eine große<br />
Bandbreite bzgl. der wirkenden Deformationsmechanismen aus. Unter hinreichender<br />
Einspannung <strong>und</strong> kleinen Deviatoren, wie sie im Fernfeld vorherrschen, dominieren<br />
thermoelasto-visko-plastische Prozesse, wie sie in Anhang B.3 beschrieben sind, die<br />
allgemein phänomenologisch in einem volumenkonstanten Kriechen <strong>zum</strong> Ausdruck<br />
kommen. Dabei werden Spannungen im Salzgestein abgebaut (s. u.).<br />
Bei den hier relevanten Nahfeldeffekten können zusätzlich noch Schädigungsprozsse<br />
auftreten. In der Salzmechanik werden zwei Schädigungsgrenzen unterschieden: Als<br />
untere Grenze beschreibt die Dilatanzgrenze eine Grenze, unterhalb der alle Deformationsprozesse<br />
bruchlos <strong>und</strong> ohne dilatante Verformung (schädigungsfrei) ablaufen, wie<br />
sie zuvor beschrieben wurden. Oberhalb der Dilatanzgrenze kommt es zu Rissbildung<br />
(beschrieben als Dilatanz, d. h. Volumenzunahme infolge von Rissöffnung). Die Mikrorisse<br />
vernetzen sich im Lauf der Zeit zu Makrorissen. Die Geschwindigkeit dieses<br />
Wachstums hängt vom Maß der Überschreitung der Dilatanzgrenze <strong>und</strong> der kleinsten<br />
Normalspannung ab. Ein kurzfristiges Versagen tritt ein, wenn der Spannungszustand<br />
die Bruchgrenze erreicht <strong>und</strong> die Tragfähigkeit des Salzgesteins bis auf ein Restfestigkeitsniveau<br />
abfällt. Sowohl die Dilatanzgrenze als auch die Bruchgrenze können in Abhängigkeit<br />
von invarianten Spannungsgrößen beschrieben werden.<br />
In einem eingespannten System führt eine Temperaturänderung über die Wärmeausdehnung<br />
des Materials zu zusätzlichen thermischen Zwangsspannungen. Es hängt<br />
vom Gesamtspannungszustand ab, ob diese Zusatzbeanspruchung dilatant oder nichtdilatant<br />
aufgenommen werden kann. Spannungsspitzen werden durch die Kriechfähigkeit<br />
des Steinsalzes, aber auf jeden Fall im Lauf der Zeit abgebaut.<br />
Im vorliegenden Betrachtungsfall wird das Salzgebirge vom Streckenmantel aus abgekühlt.<br />
Dadurch verschiebt sich die maximale Hauptspannung in die Richtung von Zugspannungen.<br />
In der Frühphase der Abkühlung ist unmittelbar an der Kontur mit Zugspannungen<br />
zu rechnen, die zu Schädigungen mit Ausbildung einer erweiterten<br />
Auflockerungszone führen können. Allerdings ist ohnehin bereits wegen des gebirgsmechanisch<br />
hohen Temperaturniveaus <strong>und</strong> der daraus resultierenden hohen Kriechfähigkeit<br />
des Steinsalzes mit der Folge erhöhter Konvergenz (Querschnittsreduzierung)<br />
<strong>und</strong> daraus resultierender intensiver Beraubearbeit zu rechnen, um die Strecken offen<br />
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