Laufzeit: 2018-2021

Zuwendungsgeber: Helmholtz Gemeinschaft und BMBF

Projektverantwortlicher:  Oliver Heidbach

ProjektmitarbeiterInnen: Moritz Ziegler

Projektwebseite: 

Kooperationen: Umweltforschungszentrum Leipzig, KIT, Forschungszentrum Jülich, Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf

Das tektonische Spannungsfeld der Erdkruste steht im direkten Bezug zu zahlreichen Standortaus-wahlkriterien. Es bestimmt die Stabilität des geologischen Tiefenlagers (DGR) in der Planungs- Bau- und Einlagerungsphase und steuert maßgeblich die Modellierung der Langzeitstabilität, um die Auswirkung von z.B. tektonischen Erdbeben oder glazialen Auflasten abzuschätzen. Eine verlässliche Prognose im Vorfeld von Erkundungsmaßnahmen wird allerdings dadurch erschwert, dass das Spannungsfeld in seiner Orientierung und Magnitude nicht einheitlich ist. Vielmehr können in Abhängigkeit vom Untergrundaufbau (Lithologien, Störungen) lokal deutliche Abweichungen des überregional bekannten Spannungsfeldes auftreten.

Weiterhin steuern die Fernfeldkräfte der Plattentektonik auf einer Wellenlänge von tausenden Kilometern die Geomechanik auf der Skala der Lagerperimeter, so dass skalenübergreifendes Verständnis notwendig ist. Hierzu werden 4-D geomechanisch-numerische Spannungsmodelle erstellt, die an punktuell gemessenen Spannungsdaten kalibriert werden. Auf der Basis kontinuumsmechanischer Ansätze können damit Prognosen für Ableitung aller sechs Komponenten des Spannungstensors gemacht werden. Dieses Teilprojekt hat folgende Ziele:

• Weiterentwicklung des Multi-Skalen Modellansatz zur Geomechanik von der 1000 km Skala bis zur Skala des einschlusswirksamen Gebirgsbereiches und der Auflockerungszone an der Tunnelwand.

• Quantifizierung der epistemischen und aleatorischen Unsicherheiten der Modelle und von Entwicklung von Methoden zur Reduktion der Modellunsicherheiten durch Integration von unterschiedlichen Datensätzen (Festigkeiten, Spannungsmagnituden, Deformationen etc.).

• Szenariosimulationen, um den Einfluss von tektonischen Erdbeben und glazialen Auflasten auf das Spannungsfeld im Bereich des DGR abzuschätzen.