Der Einfluss des Porenwasserdrucks auf das mechanische Verhalten kakiritisierter Gesteine

Kakirite sind tektonisch stark beanspruchte Gesteine, welche eine geringe Festigkeit und eine hohe Verformbarkeit aufweisen. Werden solche Gesteine beim Tunnelbau angetroffen, so können sehr grosse und langanhaltende Verformungen auftreten. Versucht man diese Verformungen durch einen steifen Ausbau zu hemmen, so entsteht ein hoher, sogenannt "echter" Gebirgsdruck, welcher den Ausbau zerstören kann. Die langen, tiefliegenden Tunnel durch die Alpen verleihen dem Problem des Tunnelbaus in druckhaftem Gebirge eine hohe Aktualität.

Die Entwicklung von Gebirgsverformung bzw. Gebirgsdruck wird erfahrungs- gemäss durch das Vorhandensein von hohem Porenwasserdruck begünstigt. Bei den herkömmlichen felsmechanischen Triaxialversuchen, die zur Erkundung der Gesteinseigenschaften durchgeführt werden, wird jedoch der Poren- wasserdruck nicht erfasst, womit die Festigkeitsgrenze in Abhängigkeit vom Wassergehalt vor Versuchsbeginn fallweise überschätzt oder unterschätzt wird. Hier setzt diese Arbeit an.

Anhand von speziell konzipierten Laborversuchen wurde das Festigkeits- und Verformungsverhalten der Kakirite unter Beachtung des Porenwasserdrucks untersucht und durch geeignete Stoffgleichungen mathematisch erfasst. Es zeigt sich, dass die versuchstechnisch äusserst aufwändige Berücksichtigung des Porenwasserdrucks für das Gewinnen reproduzierbarer Ergebnisse und die konsistente Interpretation des beobachteten Verhaltens unabdingbar ist. Das Thema ist anspruchsvoll, von aktuellem wissenschaftlichem Interesse und für die Praxis relevant: Die entwickelten Versuchsarten sind mittlerweile ein Standardverfahren.