Influence of groundwater flow on swelling in the Gipskeuper formation of the Belchentunnel

• Research unit: FEDRO RBT
• Project number: FGU2008/004_OBF

Key words (German)

Belchentunnel, Gipskeuper, Quellerscheinungen, Grundwasserströmung, Grundwassermodellierung

Key words (English)

Belchentunnel, Gipskeuper, swelling, groundwater flow, groundwater modeling

Short description (German)

Seit dem Bau des Belchentunnels traten in beiden Tunnelröhren in gewissen Abschnitten des Gipskeupers Quellerscheinungen auf, in anderen, geologisch ähnlichen Abschnitten, wurden hingegen keine Quellerscheinungen beobachtet. Für das Verständnis dieser Unterschiede spielt die Grundwasserzirkulation in verschiedenen Massstabsbereichen eine wichtige Rolle. Im vorgeschlagenen Forschungsprojekt sollen deshalb mit hydrogeologischen Modellen der Einfluss von Inhomogenitäten des geologischen Untergrundes, der Topographie, der Hydrologie und der Auflockerungszonen auf die verschiedenskaligen Grundwasserfliesssysteme untersucht werden (Abbildung).

Mit der Rekonstruktion des Einflusses des Tunnelbaus auf die Grundwasserströmungsverhältnisse mit geohydraulischen Modellen möchten wir insbesondere folgende Fragen beantworten:

• Was sind die Auswirkungen verschiedener Zirkulationssysteme auf die Lokalisierung des Quellens von anhydritführenden Tongesteinen?
• Wie verändern sich die verschiedenskaligen Grundwasserzirkulationssysteme mit der Entwicklung einer Auflockerungszone?
• Welche Auswirkungen sind bei unterschiedlichen Modell-Szenarien zu erwarten?
• Mit welchen Messdaten könnten Szenarien erhärtet oder verworfen werden?
• Welche davon sind wahrscheinlicher und in der Praxis von grosser Relevanz?

Das Projekt ist Bestandteil einer Forschungskooperation zwischen der ETH Zürich und der Universität Basel bei der Erforschung der Quellvorgänge im Gipskeuper. Die Ergebnisse und die Methodik können in einem Folgeprojekt die Fragen nach den Veränderungen der Grundwasserzirkulationssysteme im Zusammenhang mit dem Bau des Sanierungstunnels modellmässig erfassen.

Short description (English)

Important swelling phenomena occurred in certain sections within the Gipskeuper formation of the Belchentunnel, whereas no swelling has been observed in other sections of the same formation. Groundwater circulation at different scales plays a major role in understanding these differences. The proposed research project is designed to investigate the influence if geological heterogeneities, topography, hydrology and loosening zones on groundwater circulation at different scales. The relationship between groundwater flow systems and swelling is still to be investigated. Therefore, we propose to develop a geohydraulical model to study the influence of the groundwater flow field alteration due to tunnel construction.

With the proposed approach, we would like to address the following questions:

• What is the influence of the different groundwater circulation systems on the swelling phenomena in anhydrite-bearing clays?
• How are the different-scale groundwater circulation systems altered due to the loosening zone, which develops with the beginning of the tunnel construction?
• What are the effects of different model scenarios?
• What are the types of measurements which would help to increase the confidence in a specific scenario compared to another?
• Which are the scenarios with higher certainty, and which ones are of major relevance for the application?
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The project is part of a research cooperation between the ETH Zurich and the University of Basel, investigating the swelling activity in the Gipskeuper formation. The results an the methods can lead to further projects to study the influence of the restoration tunnel on the groundwater flow field, and provides a general scientific basis for realization of future construction and restoration projects of tunnels in the Gipskeuper formation.

Project description (German)

Das Gebirge weist im grossen wie kleinen Massstab beträchtliche Heterogenitäten der hydraulischen Eigenschaften der Gesteine auf. Im Massstab des gesamten Belchentunnels sind es die z.T. stark tektonisch gestörten Abfolgen der geologischen Formationen der Trias und des Jura, welche für sich unterschiedliche geohydraulische Eigenschaften aufweisen. Im kleinen Massstab, wie innerhalb der Formation des Gipskeupers, sind es die unterschiedliche mineralogische Zusammensetzung (Anteil der quellfähigen Tonmineralien und des Anhydrites), welche örtlich zu stark wechselhafter Quellfähigkeit führen kann. Voraussetzung für den Quellprozess ist aber, das Wasser zu den quellfähigen Schichten gelangen kann, die infolge des Tunnelausbruchs eine Entlastung erfahren haben. Die hydraulische Durchlässigkeit des Gebirges und überhaupt die schwer quantifizierbaren Möglichkeiten der Wasserzufuhr haben somit einen überaus wichtigen Einfluss auf die zeitliche Entwicklung des Phänomens.

Das regionale Grundwasserfliessfeld im Tafel- oder Faltenjura wird bestimmt durch die topographischen Verhältnisse, die strukturelle Anordnung der geologischen Formationen mit ihren unterschiedlichen hydraulischen Eigenschaften, der Lage von tektonischen Linien und Störungszonen, sowie hydraulischen Randbedingungen wie der Wechselwirkung mit Oberflächengewässern und der Grundwasserneubildung. Mit dem Tunnelausbruch bildet sich eine Auflockerungszone, welche die Potentialverteilung und damit auch das Fliessfeld des Grundwassers nachhaltig im Nah- und Fernbereich um das Bauwerk ändert. Diese Änderung ist meist nicht dokumentiert, da Messwerte nur mit dem Bau des Tunnels aufgenommen wurden, und der Ausgangszustand daher kaum dokumentiert ist. Eine Rekonstruktion des Einflusses des Baus auf die Grundwasserströmungsverhältnisse kann daher nur mit einer systematischen Modellierung der geologischen, sowie daraus abgeleitet, der geohydraulischen Verhältnisse im Bereich des Belchentunnels erfolgen. Grundlage für die Modelle sind bestehenden Datensätze zur Geologie und Grundwasserhydraulik.

Geologisches 2D-Modell Belchen

Die verschiedenen Typen der vorliegenden Daten, wie zum Beispiel geologische Karten, Bohrungen und geologische Aufnahmen in den bestehenden Tunnelröhren, sind in einem geologischen 2D-Profil zusammengefasst (STB, 2007). Das 2D-Profil reicht aber nur wenig tiefer als den Bereich der Tunnelachse. Da das Grundwasserfliessfeld aber nachweislich auch bis in tiefere Bereiche unter dem Tunnel vom Bauwerk beinflusst wird (Abbildung), sind detaillierte geologische Kenntnisse bis etwa in den Bereich des Abscherhorizonts des Juragebirges notwendig. Da auch die Bohrdaten nur bis etwa in den Bereich der Tunnelachse vorhanden sind, können indirekte Konstruktionsmethoden wie die Profilbilanzierung beigezogen werden.

Mittels der Profilbilanzierungmethode (Dahlstrom 1969, Elliot 1983) kann die Qualität einer Profilkonstruktionen bzw. eines 2D-Profilschnittes geprüft und verbessert werden. Innerhalb des Bilanzierungsprozesses werden geologische Deformationen zurück konstruiert, um so den ursprünglichen ungestörten Schichtverband wieder herzustellen. Materialbilanzen, welche vor und nach der Rückformung erstellt werden, dienen dazu Materialverluste oder –zugewinne zu erkennen. Das Ziel ist es einen geometrischen und mechanischen Weg vom aktuellen deformierten in den ursprünglichen undeformierten Zustand zu finden, bei dem die Materialbilanzierung im Idealfall das Gesetz der Volumenerhaltung (Goguel 1952) erfüllt. Im Falle einer unausgeglichenen Materialbilanz ist eine Profilkonstruktion nicht plausibel und somit fehlerhaft. In einem iterativen Prozess von Konstruktion und Bilanzierung dient diese Methode der Beseitigung von fehlerhaften Profilkonstruktionen und führt somit, insbesondere in Bereichen mit wenigen Daten zu einer erheblichen Qualitätsverbesserung. In einem iterativen Prozess von Modellerstellung, Validierung und Modellanpassung wird so eine exzellente Qualität der geologischen Interpretation des vorliegenden Datensatzes erreicht.

Geohydraulisches 2D/3D Modell Belchen

An ein geohydraulisches Modell werden vor allem im Bezug auf die Grössenordnungen Ansprüche gestellt. Das Modell muss einerseits das regionale Fliessfeld simulieren unter Berücksichtigung von den relevanten hydraulischen Randbedingungen, und den grossräumigen strukturellen Heterogenitäten (Geologie/Abfolge der Aquifere und Aquitarde, Tektonik). Andererseits muss dass Modell genug detailliert sein, um als Grundlage für das Studium der lokalen Gipsquellprozesse zu dienen, welche von der Sedimentologie und Tektonik innerhalb des Gipskeupers, sowie der Struktur der Auflockerungszonen beeinflusst sind. Ein von der Angewandten und Umweltgeologie erstelltes vertikales numerisches 2D-Strömungsmodell im Bereich des Belchentunnels unter vereinfachten Annahmen zeigt, dass das Fliessfeld durch die Auflockerungszone im Bereich des Tunnels wesentlich beeinflusst wird (Abbildung). Dabei kommt es zu einzelnen „Fliesszellen“, welche sich fast ausschliesslich unter dem Tunnelniveau ausbilden.

Die Erstellung eines für die komplexen Fragestellungen verwendbaren geohydraulischen Modells erfordert umfangreiche geologische, hydrologische, hydraulische und hydrochemische Datensätze. Zu einem bedeutenden Teil sind diese Datensätze erhoben und dokumentiert worden (STB, 2007). In verschiedene Bereichen herrschen aber noch teilweise, oder vollständige Datenlücken, welche durch Interpretation bestehender Datensätze ergänzt werden können. Des weitern werden die aus dem parallelen Pprojekt im Chienbergtunnel gewonnen Daten und Erkenntnisse (FGU 2008/5) sukzessive in das folgende Programm zum Belchen einfliessen.

Zur Rekonstruktion des Einflusses des Tunnelbaus auf die Grundwasserströmungsverhältnisse sollen geohydraulische Modellierungen mit folgenden Merkmalen durchgeführt werden:

(1) die Rekonstruktion der ursprünglichen, d.h. vom Tunnelbau unbeeinflussten Grundwasserfliessverhältnisse,

(2) die Abbildung des aktuellen Grundwasserfliessfeldes, und davon abgeleitet, die Ausscheidung der Zonen mit den grössten Änderungen,

(3) die Darstellung des Zusammenhang zwischen Änderungen des Fliessfelds und Zonen von Gipsquellen, bzw. hohen Quelldruck,

(4) Darstellung von lokalen, kleinskaligen Fliessverhältnissen, als Grundlage für geohydrochemische Modelle, welche den Transport von Lösungen berücksichtigen.

Abbildung siehe Datei unten: Bild1.pdf

Abbildung: Stationäres 2D-Grundwassermodell im Bereich des Belchentunnels mit Fliesspfaden (oben) und Porenwasserdruck in der jeweiligen Lithologie (unten)

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• Bild1.pdf [PDF] 1'536 kB

Expected findings/ usefulness, beneficiaries (German)

• Verteilung des hydraulischen Potenzials (mit und ohne Tunnel), Fliessrichtung, Massenflüsse
• Erkenntnisse über den Zusammenhang Geologische Strukturen, regionaler und lokaler Grundwasserströmung und Quellerscheinungen
• Lokalisierung von Bereichen mit potentiellen Quellerscheinungen
• Vorschläge für Massnahmen bei Projektierung/Erkundung, Bau und Sanierung von Tunnelbauwerken im quellfähigen Gebirge
• Nutzniesser: Auftraggeber und ausführende Unternehmen im Tunnelbau, Verkehrsteilnehmer, Forschungsgruppe ETHZ Institut für Geotechnik (Langzeitquellversuche)

Methods (German)

• Bilanzierung des regionalen Wasserhaushalts
• Bilanzierung geologischer Profile in unterschiedlich orientierten Schnitten
• Stationäre zweidimensionale Grundwassermodellierung unter Berücksichtigung der Gebirgsheterogenität in unterschiedlichen Massstäben (regional, lokal) und der beim Tunnelbau entstandenen Auflockerungszone
• Ermittlung von Zonen mit erhöhtem Wasserfluss
• Szenariensimulation zum Studium des Einflusses verschiedener geologischer Strukturen und der Auflockerungszone
• Auswertung der Ergebnisse

Special tools and infrastructure (German)

Keine.

Overview of research activities (German)

Das Phänomen der Hebung der Tunnelröhre und Oberfläche infolge von Quellerscheinungen in anhydritführenden Tongesteinen ist eine im Tunnelbau bekannte Gefährdung (z. B. Kovári, 1987; Wittke, 2004). Dieser Gefährdung wird überwiegend auf ingenieur-technischer Ebene durch konstruktive Ausbaumassnahmen begegnet, wobei bis heute in der Fachwelt kein Konsens über das richtige Tragwerkskonzept vorliegt (z. B. Pierau und Kiehl, 1996; Wittke und Wittke, 2004). Grund für den fehlenden Konsens ist das beschränkte Verständnis der stattfindenden Prozesse beim Quellvorgang in solchem Gebirge (Anagnostou, 2007). Generell findet (zusätzlich zur Tonquellung) eine Umwandlung von Anhydrit in Gips statt. Letzterer hat ein 60% grösseres Volumen. Labor- und Feldversuche zum Quellen anhydritführender Tongesteine ergeben jedoch oft widersprüchliche Ergebnisse (Madsen et al., 1995; Nüesch et al., 1995) und sind nur bedingt auf andere Orte übertragbar. Verlässliche Voraussagen über zu erwartende Quellhebungen und Quelldrücke bei einem konkreten Bauprojekt sind deshalb äussertest schwierig. Grund für die Unsicherheiten ist der Umstand, dass die Umwandlung von Anhydrit in Gips meist nicht direkt, sondern indirekt über den Umweg Anhydritlösung, Transport der Lösung mit der Grundwasserströmung und Ausfällung an einem anderen Ort stattfindet. Eine Vielzahl von Prozessen muss dabei berücksichtigt werden, jedoch spielt für das Verständnis und die Lokalisierung der Quellerscheinungen die Dynamik der Grundwasserzirkulation eine bedeutende Rolle (Anagnostou, 1995). Deshalb sollen im vorgeschlagenen Projekt die Zusammenhänge zwischen der Grundwasserströmung im geologisch-strukturellen Kontext, der Änderung der Fliesssysteme durch den Tunnelbau und den Quellerscheinungen erforscht werden als ein Beitrag auf dem Weg zum Verständnis der beim Tunnelbau stattfindenden Quellprozesse im Gipskeuper.

Der Projektleiter hat Fachkompentenzen im Bereich Strukturgeologie, Felsmechanik und Hydrogeophysik. Die ProjektmitarbeiterInnen der Forschungsgruppe Angewandte und Umweltgeologie haben durch verschiedene Projekte in der NW-Schweiz relevante Fachkompetenz bezüglich des vorgeschlagenen Projekts aufgebaut. Diese umfasst die Kenntnisse der regionalen Geologie, die 3D geologische und hydrogeologische Modellierung im Festgestein (Dresmann et al., 2006; Spottke et al., 2005; Tanner et al., 2003; Zechner et al., 2008) und ein hochauflösendes 3D Modell des Gempenplateaus verbunden mit Vulnerabilitätsstudien von Quellen (Butscher und Huggenberger, 2007). Anzufügen ist insbesondere auch die Balancierung von geologischen Profilen (Projekt Mont Terri; Freivogel und Huggenberger, 2003).

Die Ermittlung hydraulischer und geochemischer Parameter war unter anderem Gegenstand des Subrosionsprojektes (unterirdische Salzlösung) im Auftrag des Kanton Basel-Landschaft (Grundlagen finanziert durch SNF; Zechner et al., 2008; Gechter et al., 2008a, 2008b, Konz et al., 2008). Die Integration von Daten unterschiedlicher Qualität bei der Beschreibung der Verteilung der hydraulischen Parameter entspricht einem Schwerpunkt der Forschungsgruppe (z. B. Regli et al., 2003).

Sowohl die fortwährenden Projekte zur Subrosion sowie zur Karstentwicklung im Gipskeuper (im Auftrag des Kantons Basel-Landschaft) trugen zum Fachwissen über das Verständnis der Prozesse und die Quantifizierung hydraulisch-geochemischer gekoppelter Systeme bei.

Project aims (German)

Ziel dieses Projekts ist Erklärungen zu finden, weshalb in einzelnen Abschnitten im Gipskeuper des Belchentunnels bedeutende Quellphänomene auftreten. Wir gehen davon aus, dass die Ursachen bei der Grundwasserzirkulation, bzw. der Veränderung des Grundwasserfliessregimes liegen. Eine Rekonstruktion des Einflusses des Baus auf die Grundwasserströmungsverhältnisse kann daher nur mit einer geohydraulischen Modellierung erfolgen.

Das vorgeschlagene Grundwassermodell dient als Grundlage für weiterführende Studien über den Einfluss von Veränderung der Grundwasserzirkulationssysteme in verschiedenen Skalenbereichen. Der regionale Massstab des Modells dient auch als Grundlage für die Festlegung von Randbedingungen für lokale Studien zum Grundwasserhaushalt im Gebirge und dessen Beziehung zum Gipsquellen (u.a. Modellverfeinerungen für Transportmodelle von gelösten Substanzen).

Project aims (English)

Aim of the project is to find explanations for important swelling phenomena in certain sections within the Gipskeuper formation of the Belchentunnel. Likely causes are related to the groundwater circulation systems and its alteration with tunnel construction. A reconstruction of these influences leads to the development of a geohydraulical model. The proposed groundwater model will serve as base for ongoing studies and forms a prediction tool to study the influence of the upcoming restoration tunnel on the groundwater flow field. The regional scale of the proposed model offers a basis for further local-scale studies of groundwater circulation within the rock formation and its relation to gypsum swelling (e.g. model refinement for solute transport model).

Research agenda (German)

1. Datenerhebung (bis Oktober 2009)

1.1 Hydrochemische Beprobung an ausgewählten Standorten, welche gemäss STB (2007) kaum vom Tunnelbau beeinflusst sind: physikalische Parameter, Hydrochemie (An-/Kationen), stabile Isotopen, He-Tritium (Altersbestimmung).

1.2 Auswertung der bestehenden geohydraulischer Daten von der „P-Q“-Beziehung zwischen Porendruckmessungen und Pumpmengen im Sanierungstunnel zur Bestimmung der geohydraulischen Kennwerte..

2. Geologisches Modell (bis September 2009)

2.1 Erstellung geologisches 2D Modells bis auf eine Tiefe des Abscherhorizonts des Juragebirges (inkl. Plausibilitätsprüfung mittels der Profilbilanzierungsmethode).

2.2 Übertragung des geologischen ins hydrogeologische Modell (Verteilung der geohydraulischen Eigenschaften).

3. Geohydraulisches Modell (bis Dezember 2010)

3.1 Erstellung eines geohydraulischen 2D Modells der Grundwasserströmung jeweils mit den hydraulischen Randbedingungen des bestehenden Zustands sowie des Ausgangszustands vor dem Tunnelbau; Darstellung der Änderung der Grundwasserfliessverhältnisse durch den Bau des Tunnels mit FEFLOW (Diersch, 2005).

3.2 Überprüfung des simulierten Fliessfelds mit advektivem 3D Transportmodell der mittels Isotopendaten zur Abschätzung der Grundwasseraufhaltszeit, sowie dem bestehenden Tracerversuch im Bereich des Sanierungstunnels. Dafür ist eine Erweiterung auf 3D im Bereich der bestehenden 2 Strassentunnels und des Sanierungstunnels notwendig.

3.3 Erstellung eines möglichen Zusammenhangs zwischen Änderung der Grundwasserströmung durch den Tunnelbau und Bereichen, welche vermehrt dem Quellen des Gipskeupers unterworfen sind (Synthese).

Arbeitsprogramm: Datei siehe unten: Bild2.pdf

 

 

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• Bild2.pdf [PDF] 155 kB

Transfer and application (German)

• Datengrundlagen für die Erforschung der gekoppelten hydraulisch-mechanischen Prozesse des Gesteinquellens
• Umsetzung der Ergebnisse bei Planung und Durchführung von Sanierungsmassnahmen im Belchentunnel
• Wissenschaftliche Basis für Entscheide bei der Projektierung von Tunnelbauwerken im Gipskeuper und ähnlichen Gesteinsformationen durch verbessertes Verständnis der beim Quellen beteiligten Prozesse

Berichtsnummer (German)

1390

Literature (German)

Zitierte Literatur:

Anagnostou, G. (1995): Seepage flow around tunnels in swelling rock. Int. Journal Num. and Analyt. Meth. in Geomechanics, 19, 705-724.

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Butscher, C., Huggenberger, P., 2007. Implications for karst hydrology from 3D geological modeling using the aquifer base gradient approach. J. Hydrol. 342 (1-2), 184—198. doi:10.1016/j.jhydrol.2007.05.025.

Dahlstrom, C. D. A. (1969): Balanced cross sections.- Journal Canadien des Sciences de la Terre.6, 4, Teil 1, p743-757.

Diersch, H.-J. G. (ed.), 2005: FEFLOW Finte Element Subsurface Flow and Transport Simulation System – Reference manual. WASY Institute for Water Resources Planning ans Systems Research, Berlin.

Dresmann H., Spottke I., Timar-Geng Z., Fügenschuh B. & Wetzel A. (2006): A further step toward a thermochronologic 3-D model of the south-eastern Black Forest. TSK-Symposium Göttingen, March 2006, Abstract Volume.

Elliott, D. (1983): The construction of balanced cross sections.- Journal of Structural Geology.5, 2, p101.

Freivogel, M. und Huggenberger, P. 2003: Modellierung bilanzierter Profile im Gebiet Mont Terri – La Croix (Kanton Jura). In: Heitzmann, P. and Tripet, J.-P. (eds.), 2003: Mont Terri Project – Geology, Paleohydrology and Stress Field of the Mont Terri Region. Berichte des BWG, Serie Geologie Nr. 4, S. 7—44, Bern.

Gechter, D., P. Huggenberger, P. Ackerer, and H. N. Waber (2008a): Genesis and shape of natural solution cavities within salt deposits, revised manuscript submitted to Water Resour. Res., minor revisions requested.

Gechter, D., P. Huggenberger, and A. Wüest (2008b): How do horizontal-guided gypsum cave passages with a tip-down triangular cross-section develop? A key experimental setup, Journal of Hydrology, in review.

Goguel, J. (1952): Traité de Tectonique. –Masson et Cie, Paris.

Konz, M., Ackerer, P., Meier, E., Huggenberger, P., Zechner, E., Gechter, D. (2008): On the measurment of solute concentrations in 2-D flow tank experiments. Hydrol. Earth. Syst. Sci., in press.

Kovári, K., Amstad, Ch., Anagnostou, G. (1987): Tunnelbau in quellfähigem Gebirge. Mitteilungen der Schweiz. Gesellschaft für Boden- und Felsmechanik, 115, 19-26.

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Nuesch, R., Steiner, W.& Madsen, F.T. (1995): Long time swelling of anhydritic rocks: mineralogical and microstructural evaluation, 8th International Congress on rock Mechanics, Sept. 25-30,Tokyo, Japan,285-288.

Pierau, B. & Kiehl, J. R. (1996): Widerstands- und Ausweichprinzip: Vergleich zweier Entwurfsmethoden für Tunnelbauten in quellfähigem Gebirge, Taschenbuch für den Tunnelbau 1996, Verlag Glückauf GmbH, Essen.

Regli, Ch., Huggenberger, P. and Rauber M., 2003. Interpretation of drill core and georadar data of coarse gravel deposits.: Journal of Hydrology, 255, 234-252.

Spottke, I., Zechner, E., Huggenberger, P. (2005): The southeast border of the Upper Rhine graben: A 3D structural model of geology and its importance for groundwater flow, International Journal of Earth Sciences, 94, p580–593

STB (2007): Sanierungstunnel Belchen STB, Geologisch-geotechnischer Bericht, Geotechnisches Institut, Pfirter Nyfeler + Partner, Kt. BL + Kt. SO, 63p.

Tanner, D.C., Behrmann, J.H. & Dresmann, H. (2003) Three-dimensional retro-deformation of the Lechtal Nappe, Northern Calcareous. Alps. Journal of Structural Geology 25, 737–748.

Wittke, W. (2004): Planung, Bau und Überwachung von Tunneln in quellfähigem Gipskeuper, Geotechnik 27(2), 104-111.

Wittke, M. & Wittke, W. (2004): “Begrenzung der Quelldrücke durch Selbstabdichtung beim Tunnelbau im anhydritführenden Gebirge“, Taschenbuch für den Tunnelbau 2004, Verlag Glückauf GmbH, Essen

Zechner, E., Spottke, I., Konz, M., Huggenberger, P. (2008): Effects of tectonic structures, groundwater pumping, and mining activity on evaporite subrosion and resulting land subsidence, in prep.

Weitere Literatur:

Zum Tunnelbau im Quellfähigen Gebirge (Auswahl):

Amstad, Ch. & Kovári, K. (2001): Untertagbau in quellfähigem Fels, Forschungsauftrag 52/94 auf Antrag des Bundesamtes für Strassen (ASTRA).

Anagnostou, G. (1992): Untersuchungen zur Statik des Tunnelbaus in quellfähigem Gebirge. Mitteilungen des Inst. für Geotechnik der ETH Zürich, Vol. 201.

Einstein, H. H. (1996): Tunneling in difficult ground – Swelling beaviour and identification of swelling rocks. Rock mechanics and rock engineering 29(3), 113-124.

Hauber, L., Jordan, P., Madsen, F., Nüesch, R., Vögtli, B. 2005. Tonminerale und Sulfate als Ursache für druckhaftes Verhalten von Gesteinen. ASTRA

Kaczmarek, M. (2001): Chemically induced deformation of a porous layer coupled with advective-dispersive transport. Analytical solutions. Int. J. Numer. Anal. Meth. Geomech. 25 :757-770, DOI: 10.1002/nag.150

Neuzil, C.E. 2003. Hydromechanical coupling in geologic processes, Hydrogeology Journal, 11: 41-83.

Rutqvist, J., and Stephansson, O., 2003. The role of hydromechanical coupling in fractured rock engineering. Hydrogeology Journal, 11: 7-40.

Steiner, W. 1993. Swelling Rock in Tunnels: Rock Characterization, Effect of Horizontal Stresses and Construction Procedures. Int.J. Rock Mech. Min: Sci.&Geomech. Abstr., 30/4, 361-380.

Steiner, W. 1989. Wisenbergtunnel, Sonderdruck aus Tagungsbericht D037 der Fachgruppe für Untertagbau des SIA, 69-80.

Steiner, W. 2007. Einfluss der Horizontalspannungen auf das Quellverhalten von Gipskeuper, Felsbau 25/1, 15-22.

Zur geohydraulischen Modellierung:

Bear, J. (1972): Dynamics of fluids in porous media. American Elsevier, New York.

Butscher, C. and Huggenberger, P. (2008): Integrative vulnerability assessment in karst areas: a combined mapping and modeling approach. Water Resour. Res. 44, W03408, doi:10.1029/2007WR006277.