DE10216105C1 - Verfahren zur Abdichtung von untertägigen Hohlräumen gegen Gase und Flüssigkeiten im Salzgebirge - Google Patents
Verfahren zur Abdichtung von untertägigen Hohlräumen gegen Gase und Flüssigkeiten im SalzgebirgeInfo
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Abstract
Verfahren zur Abdichtung von untertägigen Hohlräumen gegen Gase und Flüssigkeiten im Salzgebirge, bei dem in einem Streckenabschnitt zwei den Streckenabschnitt abdichtende Dammkörper eingebaut werden, in dem Streckenabschnitt zwischen den Dammkörpern Bitumen oder Asphalt eingebracht wird und der Streckenabschnitt derart gefüllt wird, dass die Verfüllung durch Konvergenz des Gebirges planmäßig unter Druck gerät.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abdichtung von untertägigen Hohlräumen gegen
Gase und Flüssigkeiten im Salzgebirge, bei dem in einem Streckenabschnitt ein Raum
zwischen zwei Dammkörpern mit Bitumen oder Asphalt gefüllt und die Füllung
unter Druck gehalten wird.
Es sind zahlreiche Versuche unternommen worden, dichte Dämme in einem Salzgebirge zu
errichten. Bisher gibt es jedoch keinen Damm im Salzgebirge, der auf Dauer und ohne
Wartung als dicht angesehen werden kann. Die bisherigen Dammbaukonstruktionen, ins
besondere für den Einschluss radioaktiven Materials in Endlagern, sind hinsichtlich ihrer
Funktionstüchtigkeit nicht nachweisbar und hinsichtlich ihrer Konzeption so kompliziert,
dass ihre Ausführung ein extrem hohes Maß an Qualitätssicherung erfordert. Außerdem
stellen kleine Ausführungsfehler die Integrität des gesamten Bauwerkes in Frage.
Aus der DE 34 27 978 C1 ist ein Verfahren zum Abdichten von Dammbauwerken in untertä
gigen Strecken, insbesondere im Salzgebirge bekannt, bei dem in einen Raum zwischen
zwei Dammkörpern ein flüssiges Dichtmittel, beispielsweise Bitumen oder Asphalt gefüllt
und unter Überdruck gegenüber dem Druck eines Belastungsmediums gehalten wird. Der
Hohlraum weist einen Druckschacht auf, in dem das Dichtmittel bis zu einer bestimmten
Höhe ansteht. Dadurch entsteht ein Überdruck, der sich aus dem hydrostatischen Druck der
Dichtmittelsäule ergibt. Über eine Verbindungsbohrung ist der Druckschacht oberhalb des
Dichtmittelpegels mit der für das Belastungsmedium vorgesehenen Strecke nach dem Prin
zip der kommunizierenden Röhren verbunden.
Bei dieser Ausführungsform muss oberhalb des Raumes ein Druckschacht angelegt wer
den, was sehr aufwendig ist.
In der DD 135 103 wird ein Verfahren zum Abdichten von untertägigen Hohlräumen gegen
Gase und Flüssigkeiten offenbart, bei dem in einem Streckenabschnitt, zwei dem Strecken
schnitt abdichtende Dammkörper eingebaut werden und in dem Dammzwischenraum ein
Puffermedium, bestehend aus Altöl, durch eine Druckbeaufschlagungsrohrleitung unter
Druck gehalten wird.
Bei dieser Ausführungsform ist es von Nachteil, dass eine Pumpe mit Druckbeaufschla
gungsrohrleitung vorgesehen werden muss.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, im Salzgebirge eine dauerhafte Abdichtung von
untertägigen Hohlräumen gegen Gase und Flüssigkeiten bereit zu stellen, die ohne War
tung auf Dauer als dicht angesehen werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weiterbildungen erfolgen gemäß den Merkmalen der Unteransprüche.
Die Erfindung beruht auf der Grundidee, eine konvergenzinduzierte Bitumendruckzelle zu
erzeugen, die Hohlraumquerschnitte unter Tage dauerhaft gegen Flüssigkeiten und Gase
derart abdichtet, dass die Konvergenz des Gebirges in der Bitumendruckzelle einen hy
draulischen Druckzustand bewirkt, der durch die angrenzenden Dammkörper planmäßig
und dauerhaft aufrecht erhalten wird.
Die Erfindung besteht aus zwei Dammkörpern, die einen mit Bitumen bzw. Asphalt ge
füllten Abschnitt einschließen. In einem ausreichend undurchlässigen Gebirge (wie z. B.
Salzgebirge, Tongebirge, u. a.) werden die Dammkörper und die Füllung in Folge des Auf
lagerdrucks und des plastischen Verhaltens des Gebirges unter der ständigen Einwirkung
der Konvergenz eingespannt. Die Dichtwirkung setzt ein, sobald die Volumenverringerung
durch die Konvergenz so groß ist, dass verbliebene offene Hohlräume und Wegigkeiten
vom Bitumen ausgefüllt sind und dieses unter Druck gerät. Die Konvergenz wirkt so lange,
bis ein statischer Gleichgewichtszustand im Gebirge erreicht ist und alle Verformungen
zum Stillstand gekommen sind. Bei geringerer Konvergenz kann die Länge der Bitumen
druckzelle vergrößert werden, um das Volumen der Bitumendruckzelle zu erhöhen.
Die Dammkörper dienen als Widerlager für die Bitumen- bzw. Asphaltfüllung und müssen
gegen diese ausreichend undurchlässig sein. Sie können mit geeigneter Formgebung, z. B.
Kegelstumpfform, und aus beständigen Stoffen entsprechend den statischen Anforderungen
mit den erforderlichen Festigkeits- und Verformungseigenschaften in der Regel mit hyd
raulisch erhärtenden, zementgebundenen Mineralstoffen errichtet werden.
Die Dammkörper widerstehen dem Gebirgsdruck und dementsprechend dem durch die
Konvergenz ansteigenden Flüssigkeitsdruck des Bitumens bzw. Asphalts. Der Druck kann
maximal den teufenabhängigen petrographischen Druck erreichen. Solange die Konver
genz wirkt, d. h., das Volumen der Bitumendruckzelle sich zu verringern sucht, dringt das
Bitumen in Durchlässigkeiten (z. B. im Gebirge) ein und verringert somit die Wegigkeiten.
Dieser Spannungsgrad bleibt bestehen, solange ausreichend Flüssigkeit vorhanden ist und
das Konvergenzvolumen größer als der Flüssigkeitsverlust in die oben genannten Durch
lässigkeiten ist. Nach Erreichen des statischen Gleichgewichts bleibt der erreichte End
druck erhalten.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann das Volumen der Bitumendruckzelle zum
Teil durch inerte für Bitumen durchlässige Baustoffe oder Mineralgemenge, wie z. B.
Quarzkies oder Basaltschotter aufgefüllt werden, um Bitumen einzusparen. Dabei sollte
nur in begrenztem Maße Feinkorn zugemischt werden, um eine zu große Viskosität zu
vermeiden, die die Eindringtiefe des Bitumens unzweckmäßig einschränken würde. Dies
ist auch bei der Verwendung von Asphalt zu beachten.
Beim Einsatz von hydraulisch erhärtenden Baustoffen für die Dammkörper wird das
Schwindvolumen als Funktion der Feuchteabgabe des Baustoffs unmittelbar nach Eingabe
des Baustoffs größer sein als das Konvergenzvolumen.
Dem kann begegnet werden, indem durch Zementinjektionen im Bereich der Dammkörper
eine Vorspannung aufgebracht wird, durch die das bereits aufgetretene Schwindvolumen
aufgefüllt wird und eine Einspannung in das Gebirge herbeigeführt wird.
In den größeren Dammkörpern vorgelagerten offenen Streckenabschnitten kann loses Salz
für die zusätzliche Sättigung der später eindringenden Lauge (bergmännischer Ausdruck
für Salzlösungen) geschüttet werden.
Die Erfindung zeichnet sich durch folgende Vorteile aus:
- - einfache Bauweise
- - Wartungsfreiheit
- - normale, d. h. keine besonderen Anforderungen an die Qualität der Ausführung
- - selbstdichtend - Wegsamkeiten schließend
- - Energie für die Dichtungsfunktion wird aus der Gebirgskonvergenz bezogen und bleibt auch nach Erreichen eines Gleichgewichtszustandes im Gebirge erhalten
- - Funktionstüchtigkeit kann von Anfang an erreicht werden und wird durch Nutzung der Konvergenz auf Dauer gesichert.
Die Ausführung als Kegelstumpf bzw. Doppelkegelstumpf hat den Vorteil, dass die größe
ren Querschnitte zur Bitumendruckzelle und nach außen gegen möglichen Laugenandrang
abdichten. Wenn aus statischen Gründen beide Kegel unabhängig voneinander verformbar
sein müssen, wird zwischen den beiden Kegelstümpfen eine Fuge angeordnet, die im Be
darfsfall mit einer Korrosionssperre (Ton, Bitumen, Asphalt) ausgeführt werden kann. Auf
der Innenseite wird der sich durch Konvergenz aufbauende Druck des Bitumens aufge
nommen. Die Korrosion der Außenflächen durch Laugeeinwirkung wird durch eine ausrei
chend lange Salz- oder Salzbetonfüllung der vorgelagerten Strecke verhindert. Die Länge
der Salz- oder Salzbetonfüllung, die mit dem Streckenmantel einen engen Verbund ein
geht, wird von der Dauer bestimmt, die erforderlich ist, bis die Lauge an den Dammkörper
vordringt.
An der Außenfläche der äußeren Dammkörper kann z. B. aus Ton, Bitumen, Asphalt ein
Korrosionsschutz gegen möglicherweise eindringende Lauge angeordnet werden. Falls die
Tondichtungen trocken eingebaut werden, z. B. Pellets oder Granulat, die erst beim Lauge
zutritt zu quellen beginnen, müssen zur größtmöglichen Verhinderung der Feuchteabgabe
aus dem Dammkörper zusätzliche Sperrschichten angeordnet werden.
Die Korrosionssperren werden gegen Ausfließen jeweils nach außen durch Versatzkörper
aus Salz oder Salzbeton gestützt und geschützt. Die Versatzkörper haben die Aufgabe, das
Austrocknen zu verzögern und gegebenenfalls ein unkontrolliertes Ausbreiten des korrosi
onsschützenden Materials unter Laugeeinfluss zu vermeiden. Sie werden durch die andau
ernde Konvergenz immer mehr in den Streckenquerschnitt eingespannt und verdichtet,
können sich verformen und brauchen nicht gegen den auftretenden Gebirgs- und Laugen
druck ausgelegt sein. Wesentlich ist eine ausreichende Beständigkeit des Materials in Ver
bindung mit ausreichender Länge und ein guter Anschluss an das in der Strecke anstehende
Gebirge.
Die spätere Feuchteabgabe des Dammbaumaterials wird dadurch begrenzt, dass die Aus
trocknung an den äußeren Enden der Salz- oder Salzbetonabschnitte beginnt und sich von
hier aus langsam zum Kern der Dammkonzeption vorarbeitet. Die danach auftretende
Konvergenz kann sich dann direkt auf die Dammkörper auswirken und die weitere Ein
spannung in das sich plastisch verformende Gebirge bewirken.
Die vorgenannten sowie die beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen beschriebe
nen erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Formgestal
tung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Bedingungen, so
dass die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwen
dung finden können.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen
Zeichnung in der beispielhaft bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen
Abdichtung dargestellt werden. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine schematische Anordnung der erfindungsgemäßen konvergenzindu
zierten Bitumendruckzelle,
Fig. 2 eine Ausführungsform mit Dammkörper aus Doppelkegelstümpfen und
Fig. 3 eine weitere Ausführungsform, in der die beiden Doppelkegelstümpfe durch
eine Fuge getrennt sind.
Aus der Fig. 1 geht hervor, dass zwischen zwei Dammkörpern 1 und 1', die in einem
nicht dargestellten Streckenabschnitt angeordnet sind, eine Bitumendruckzelle 2 vorgese
hen ist. Die Dammkörper 1 und 1' werden jeweils an der anderen Seite durch eine Füllung
mit Salzbeton 3 und 3' begrenzt.
Die Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Bitumendruckzelle 2, die durch zwei doppelkegel
stumpfförmige Dammkörper 4 und 4' begrenzt ist.
In der Ausführungsform gemäß der Fig. 3 ist zwischen den zwei doppelkegelstumpfför
migen Dammkörpern 5 und 5' eine Fuge 6 und 6' vorgesehen. Dadurch können sich die
Dammkörper 5, 5' und 6, 6' unter Belastung unabhängig voneinander verformen. In die
Fugen 6 und 6' kann als Korrosionsschutz eine Ton-, Bitumen- bzw. Asphaltschicht einge
bracht werden. An der Außenfläche der Dammkörper 5 und 5' ist als Korrosionsschutz
eine Ton-, Bitumen- bzw. Asphaltdichtung 7 und 7' angeordnet.
1
,
1
' Dammkörper
2
Bitumendruckzelle
3
,
3
' Salzbeton
4
,
4
' doppelkegelstumpfförmiger Dammkörper
5
,
5
' doppelkegelstumpfförmiger Dammkörper
6
,
6
' Fuge
7
,
7
' Ton-, Bitumen- bzw. Asphaltdichtung
Claims (9)
1. Verfahren zur Abdichtung von untertägigen Hohlräumen gegen Gase und Flüssig
keiten im Salzgebirge, bei dem in einem Streckenabschnitt ein Raum zwischen zwei
Dammkörpern mit Bitumen oder Asphalt gefüllt und die Füllung unter Druck
gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Streckenabschnitt zwei den
Streckenabschnitt abdichtende Dammkörper eingebaut werden, in dem Streckenab
schnitt zwischen den Dammkörpern Bitumen oder Asphalt eingebracht wird und
dass der Streckenabschnitt derart gefüllt wird, dass die Verfüllung durch Konver
genz des Gebirges planmäßig unter Druck gerät.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Bitumen inerte
Baustoffe eingebracht werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die inerten Baustoffe
Quarzkies oder Basaltschotter sind.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dammkörper
als Kegelstümpfe ausgebildet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dammkörper
als doppelte Kegelstümpfe ausgebildet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Doppelkegel
stümpfe durch eine Fuge getrennt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fuge mit einem
korrosionsschützenden Material wie Ton, Bitumen oder Asphalt ausgefüllt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenflä
che der äußeren Dammkörper ein Korrosionsschutz aus Ton, Bitumen oder Asphalt
angebracht wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch Zementin
jektionen im Bereich der Dammkörper eine Vorspannung erzeugt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE2002116105 DE10216105C1 (de) | 2002-04-12 | 2002-04-12 | Verfahren zur Abdichtung von untertägigen Hohlräumen gegen Gase und Flüssigkeiten im Salzgebirge |
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DE2002116105 Expired - Fee Related DE10216105C1 (de) | 2002-04-12 | 2002-04-12 | Verfahren zur Abdichtung von untertägigen Hohlräumen gegen Gase und Flüssigkeiten im Salzgebirge |
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DE (1) | DE10216105C1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006059478B3 (de) * | 2006-12-14 | 2008-02-21 | Technische Universität Bergakademie Freiberg | Formstabile Blöcke zum Abdichten von Strecken im Salzgestein sowie Einbauverfahren hierfür |
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DE3427978C1 (de) * | 1984-07-28 | 1985-05-15 | Deutsche Gesellschaft zum Bau und Betrieb von Endlagern für Abfallstoffe mbH (DBE), 3150 Peine | Verfahren und Vorrichtung zum Abdichten von Dammbauwerken in untertaegigen Strecken,insbesondere im Salzgebirge |
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2002
- 2002-04-12 DE DE2002116105 patent/DE10216105C1/de not_active Expired - Fee Related
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Effective date: 20131101 |