Mots-clé
(Allemand)
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Tunnelbau, Quellerscheinungen, Gipskeuper, anhydritführende Tongesteine, Grundwasserströmung, geohydraulische 3D Modelle
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Mots-clé
(Anglais)
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Tunnelling, swelling, Gipskeuper, anhydrite-bearing argillaceous rocks, groundwater flow, geohydraulic 3D models
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Description succincte
(Allemand)
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Die Ergebnisse aus dem Chienberg Projekt (FGU2008/4) zeigten einen Zusammenhang der Veränderungen der Grundwasserfliessregimes mit dem Bau des Tunnels. Beim Belchentunnel sind die geologischen Lagerungsverhältnisse weitaus komplexer. Dort sollen, basierend auf 3-dimensionalen hydro-geologischen Modellen, mittels hydraulischen Modellrechnungen Vorschläge erarbeitet werden, wie Wasserzuflüsse zu anhydritführenden Schichten minimiert und damit Gebirgsquellen verringert werden kann.
Die Analyse der komplexen Lagerungsverhältnisse von Grundwasserleitern, -stauern und Verwerfungen ist Voraussetzung für einen effizienten Aufbau von Modellen zur Berechnung der Grundwasserströme. Neben der Ermittlung der ober- und unterirdischen Zustrombereiche kann mittels 2D Simulationen senkrecht zur Tunnelachse der hydraulische Einflussbereich der Auflockerungszone erkundet werden. In 3D Simulationen kann im Tunnelabschnitt um den Drainagestollen die hydraulische Wechselwirkung verschiedener baubedingter Auflockerungszonen mit Drainage charakterisiert werden. Die Resultate erlauben eine Evaluation der Auswirkungen von technischen Bauwerken wie Drainagesysteme auf die Grundwasserhaltung. Die Auswahl der Szenarien, bzw. die Definition der geohydraulischen Parameter um die Bauwerke erfolgt in enger Zusammenarbeit mit dem beteiligten Partner vom Massachusetts Institute of Technology (MIT). Die beobachteten Veränderungen des Fliessfelds werden auf das potentielle Quellverhalten des Anhydrit-Ton Gemisches hin beurteilt.
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Description succincte
(Anglais)
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The results from the Chienberg Project (FGU2008/4) illustrate the connection between changes in groundwater flow regime and tunnel construction. The geological bedding conditions are far more complex for the Belchen Tunnel. Within the scope of this project, 3D hydrogeological models and hydraulic calculations will enable to suggest solutions to minimize water flow to anhydrite-bearing layers and thus rock swelling.
The analysis of the complex bedding conditions of aquifers, aquitards and faults is prerequisite for an efficient construction of groundwater flow models. After the appraisal of the surface and subsurface zones of influence, the hydraulic zone of influence for the construction-related damage zone can be explored by 2D simulations perpendicular to the tunnel axis. The hydraulic interaction of different construction-related damage zones with drainage can be characterized for tunnel sections around the drainage ducts using 3D simulations. The results permit an evaluation of the impacts of technical infrastructure, such as drainage systems, on groundwater. The scenarios and the definition of geohydraulic parameters surrounding the construction will be selected in close cooperation with the participating partner at the Massachusetts Institute of Technology (MIT). The observed changes in the flow field will be assessed in connection with the potential swelling behaviour of the anhydrite-agrillaceous rock mixture.
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Objectifs du projet
(Allemand)
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Auf der Basis von geologischen und hydraulischen 3D-Modellen in verschiedenen Masstäben, sollen die Prozesse, die zum Gesteinsquellen im Belchentunnel führen, analysiert werden. Veränderungen des Grundwasserfliessregimes, bedingt durch den Tunnelbau (Röhre 1 & 2), Sanierungsmassnahmen und den Bau der dritten Röhre, werden in Szenarienberechnungen detailliert charakterisieren. Der Zusammenhang von Quellerscheinungen im Tunnel und geologischen Lagerungsverhältnisse kann beurteilt werden.
Die Auswirkungen von Massnahmen zur Reduzierung des Grundwasserflusses zu quellfähigen Horizonten im Tunnelbereich können anhand von Modellrechnungen analysiert und auf ihre Wirksamkeit überprüft werden. Infolgedessen ist es möglich Quellerisiken schon während der Bau- oder Sanierungsplanung zu berücksichtigen.
Die Ergebnisse liefern Grundlagen für gezielte In-Situ Experimente (z.B. Mont Terri Gipskeuper), mit dem Ziel, die Prozesse während des eigentlichen Gesteinsquellens besser zu verstehen.
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Objectifs du projet
(Anglais)
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Geological and hydraulic 3D models at different scales will be used to analyse the processes leading to swelling in the Belchen Tunnel. Scenario analyses characterise changes in groundwater flow regimes, brought about by tunnel construction (tunnels 1, 2 and 3) and reconstruction. The connection between swelling in the tunnel and geological bedding conditions can be assessed.
The impact of procedures to reduce groundwater flow to swellable horizons around the tunnel can be analysed and their effectiveness reviewed. Consequently, swelling risks can be considered in the planning phase of construction and reconstruction.
The results provide the basis for specific in-situ experiments (e.g. Mont Terri Gipskeuper), aiming to improve knowledge of the processes involved in rock swelling.
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No du rapport
(Allemand)
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1597
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No du rapport
(Anglais)
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1597
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