Detailergebnis zu DOK-Nr. 58290
Tonminerale und Sulfate als Ursache für druckhaftes Verhalten von Gesteinen: Ursachen und Wirkungen des Quellvorganges (Forschungsauftrag ASTRA 1996/039)
| Autoren |
P. Jordan L. Hauber F. Madsen |
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| Sachgebiete |
7.1 Baugrunderkundung; Untersuchung von Boden und Fels 15.8 Straßentunnel |
Zürich: Schweizerischer Verband der Straßen- und Verkehrsfachleute (VSS), 2005, 90 S., zahlr. B, T, Anhang (Bundesamt für Straßen (Bern) H. 1162)
Bei Untertagebauten treten in den Triasgesteinen der NW-Schweiz und Süddeutschland oft heftige, bautechnisch schwierig zu beherrschende Quellerscheinungen auf. Diese Studie zeigt Ursachen und Gesetzmäßigkeiten auf und liefert Hinweise zur Schadensbegrenzung. In tonhaltigen Gesteinen ist das Quellen auf die Einlagerung von Wasser in das Schichtgitter quellfähiger Tonmineralien zurück zu führen ("Tonquellen"). Deren Anteil am Gesamtgestein bestimmen das Quellmaß- bzw. das Quelldruckpotenzial, welches von 2,5 bis 3 MPa betragen kann. Der Vorgang ist reversibel. Enthält das Gestein zusätzlich Anhydrit, wird der Quellvorgang durch das Auskristallisieren von Gips erheblich verstärkt ("Gipsquellen"). Es können Drücke bis 7 MPa auftreten. Tonfreie Anhydritgesteine quellen demgegenüber kaum. Quellende Tonmineralien sprengen das dichte Anhydritgestein, erhöhen die Wasserwegsamkeit und somit die Sulfatlösung. Ihre retardierende und adsorbierende Wirkung begünstigt zudem die Gipsfällung. Das Gipsquellen ist unter natürlichen Bedingungen wie auch bei felsmechanischen Laborversuchen irreversibel. Entscheidend für den Fortgang von Ton- und Gipsquellen ist der Umfang des Wasserzutritts. Verschiedene Indizien zeigen, dass nicht nur - wie bisher angenommen - das aus dem Tunnel versickernde, sondern auch das dem Tunnel zufließende Wasser eine Rolle spielt. Zukünftig ist deshalb vermehrt der Dränwirkung von Bauwerk und Sondierungen Beachtung zu schenken. Anhand von petrographischen und strukturellen Untersuchungen kann das Quellpotenzial von Ton- und Anhydritgesteinen grob abgeschätzt werden.