Geotechnischer Indexwert für die Beurteilung des Potentials zur Quarzstaubbelastung

• Forschungsstelle: ASTRA SBT
• Projektnummer: FGU2012/007
• Projekttitel Englisch: Geotechnical index for the evaluation of the quartz dust exposure potential

Schlüsselwörter (Deutsch)

Quarzstaub, Quarzstaubpotential, Modifizierter LCPC Versuch, Planungsinstument

Schlüsselwörter (Englisch)

quartz dust, quartz dust potential, modified LCPC test, planning instrument

Kurzbeschreibung (Deutsch)

In diesem Forschungsvorhaben wird erstmals versucht zwischen typischen in Laborversuchen ermittelten geotechnischen Gesteinsparametern (Insb. CAI, LCPC und UCS) und dem Quarzstaubpotential der Gesteine einen statistisch relevanten empirischen Zusammenhang zu ermitteln.
Grundlage der Untersuchung wird ein hier erstmals zur Anwendung gebrachtes Verfahren zur Ermittlung des Quarzstaubpotentials sein, welches auf dem LCPC Versuch basiert. In dem sog. „Modifizierten LCPC Versuch“ wird der während des Mahlvorgangs erzeugte Gesteinsstaub aufgefangen (abgepumpt) und hinsichtlich Menge, Korngrößenverteilung und Mineralzusammensetzung (Quarzgehalt) untersucht. Dies ermöglicht eine Quantifizierung der freiwerdenden Quarzstaubmenge und damit eine objektive Beurteilung des Quarzstaubpotentials der verschiedenen untersuchten Gesteine.
Auf Grundlage dieser Daten wird dann untersucht, welcher geotechnischer Parameter bzw. welche Parameterkombination am besten mit der im LCPC Versuch aufgetretenen Quarzstaubmenge korreliert. Für diesen Parameter bzw. diese Parameterkombination wird dann eine erste Klassifizierung des Quarzstaubpotentials in drei Kategorien (gering / mittel / hoch) vorgenommen.
Die so ermittelte Klassifizierung wird anschließend anhand realer Fallbeispiele aus dem Untertagebau, in denen es in der Vergangenheit zu erhöhten Quarzstaubkonzentrationen gekommen ist, auf ihre Tauglichkeit hin überprüft und ggf. nochmals überarbeitet.
Abschließend wird anhand der Untersuchungsergebnisse eine Richtline für die Anwendung des entwickelten Verfahrens bei der Planung von Untertagebauten entworfen.

Kurzbeschreibung (Englisch)

In this research project it for the first time is tried to find an statistically sound relation between typical geotechnical rock parameteres (e.g. CAI, LCPC and UCS) determined in laboratory tests and the quartz dust potential of rock.
The core of this research will be a newly developed test procedure for the determination of quatz dust potential of rock, which is based on the LCPC test. In the "modified LCPC test" the rock dust, which is produced during the LCPC test, is collected and analyzed for its amount, grain size distribution and mineral (quartz) content. This allows to quantify the amount of released quartz dust during the defined LCPC test und thereby gives an objective measure for the quartz dust potential of the analysed rock.
Based on the test results of the "modified LCPC test" on a large series of rock samples, it is determined which typical geotechnical parameter or which combination of typical parameters relates best to the quartz dust potential. For this parameter / parameter combination then a classification of quarz dust potential is developed (low / medium / high).
This classification is then tested on real case studys from underground excavation sites, where high quarz dust concentrations had been observed in the past and if necessary is adapted / corrected.
Finally, based on the results of the research, a guideline will be developed on how to use the new procedure during the planning phase of underground excavations.

Projektziele (Deutsch)

Entwicklung eines objektiven Verfahrens zur Abschätzung des Potentials zur Quarzstaubbelastung, welches bereits in der Frühphase der Planung von Untertagebauten zum Einsatz gebracht werden kann. Dieses soll unabhängig von der zum Einsatz gebrachten Bautechnik die geologische Disposition zur Entstehung von Quarzstaub beurteilen und eine Einteilung der Gesteine in mindestens drei Gefährdungsklassen (geringes / mittleres / hohes Quarzstaubpotential) ermöglichen. Auf Grundlage dieser Klassifizierung können anschließend die in der SIA Norm 196 „Belüftung im Untertagebau“ (SIA 1998) festgelegten technischen Massnahmen für verschiedene Prozesse bei der Bauausführung gewählt werden.

Projektziele (Englisch)

Development of an objective procedure for the estimation of the quartz dust exposure potential, which is applicable in the early planning phase of subsurface excavations. The developed procedure will determine the geological disposition for the development of quartz dust independantly of the used building technique and will allow to qroup different rocks into at least three klasses of quartz dust potential (low / medium / high). Based on this classification mitigation measures based on the SIA norm 196 (Ventilation in underground construction) can be chosen for the different processes during subsurface construction works.

Berichtsnummer (Deutsch)

1537

Berichtsnummer (Englisch)

1537