TU BRAUNSCHWEIG

Vergleich aktueller Stoffgesetze und Vorgehensweisen anhand von Modellberechnungen zum thermo-mechanischen Verhalten und zur Verheilung von Steinsalz

Problemstellung

Die Endlagerung von wärmeentwickelnden, radioaktiven Stoffen in Steinsalz erfordert Aussagen sowohl zur Standsicherheit des Endlagers in der Betriebsphase als auch zur langfristigen Funktionsfähigkeit der geologischen Barriere. Die notwendigen Nachweise können durch Simulationsrechnungen erbracht werden. Dabei kommen Stoffmodelle zum Einsatz, die das thermisch-mechanische Verhalten von Steinsalz möglichst umfassend abbilden können.

Die bei der Auffahrung von Hohlräumen im Steinsalz entstandenen Schädigungen (EDZ: excavation damaged zone / ALZ: Auflockerungszone) können sich bei geeigneten, möglichst isotropen Spannungszuständen zurückbilden bzw. verheilen. Dieses Verhalten soll auch durch Stoffmodelle für Steinsalz beschrieben werden.

Zielvorstellung

In diesem Projekt wird die Leistungsfähigkeit der bisher von den Projektpartnern verwendeten Stoffmodelle überprüft und weiterentwickelt. Da in einem Endlager für wärmeentwickelnde Stoffe konzeptbedingt mit Temperaturen von bis zu 200°C gerechnet werden muss, ist es erforderlich, dass die Stoffmodelle auch in thermisch-mechanisch gekoppelten Berechnungen die Spannungs-, Verformungs-, Dilatanz-, und Schädigungsentwicklung von Steinsalz zutreffend beschreiben. Auch die Verheilung der ALZ muss durch die Stoffmodelle erfasst und abgebildet werden, da hiermit Aussagen zur langfristigen Funktionsfähigkeit der geologischen Barriere getroffen werden können.

Zu diesem Zweck werden vergleichende Berechnungen der verschiedenen Ansätze durchgeführt. Mit 3D-Benchmark-Modellberechnungen von Laborversuchen und in-situ Strukturen kann die Leistungsfähigkeit der einzelnen Ansätze bewertet werden.

Partner

  • Dr. Andreas Hampel, Mainz (Koordinator)
  • Institut für Aufbereitung, Deponietechnik und Geomechanik, TU Clausthal
  • IfG Institut für Gebirgsmechanik GmbH, Leipzig
  • Institut für Nukleare Entsorgung, Karlsruher Institut für Technologie
  • Institut für Geotechnik, Abteilung Unterirdisches Bauen, LU Hannover
  • SANDIA National Laboratories, Albuquerque, NM, USA (assoziiert)

Laufzeit

01.10.2010 bis 30.09.2013, verlängert bis 31.03.2016 (Teilvorhaben 6 bis 30.04.2016)

Abschlussbericht

Der Synthesebericht sowie die Endberichte der Teilvorhaben der einzelnen Projektpartner sind unter folgenden Links zu finden.

Alle Berichte als zip-Datei.

Förderung

Förderung BMWI

Veröffentlichungen aus dem Teilvorhaben 6

2016

Missal, C.; Gährken, A.; Stahlmann, J.:
Ein thermisch-mechanisches Stoffmodell für Steinsalz mit Berücksichtigung von Schädigung, Bruch und Verheilung
geotechnik, 39. Jahrgang, Heft 1, S. 2-17, Ernst & Sohn, Berlin, 2016

2015

Gährken, A.; Missal, C.; Stahlmann, J.:
A thermal-mechanical constitutive model to describe deformation, damage and healing of rock salt
Proceedings of the Conference on Mechanical Behavior of Salt, Saltmech VIII, 26-28 May 2015, South Dakota School of Mines and Technology, Rapid City, SD, USA, 2015

Hampel, A.; Günther, R.-M.; Salzer, K.; Minkley, W.; Pudewills, A.; Yildirim, S.; Rokahr, R.; Gährken, A.; Missal, C.; Stahlmann, J.; Herchen, K.; Lux, K.-H.:
Joint Project III on the comparison of constitutive models for the thermomechanical behavior of rock salt I. Overview and results from model calculations of healing of rock salt
Proceedings of the Conference on Mechanical Behavior of Salt, Saltmech VIII, 26-28 May 2015, South Dakota School of Mines and Technology, Rapid City, SD, USA, 2015

Missal, C.; Gährken, A.; Stahlmann, J.:
Numerical investigations on the anisotropic damage of the EDZ of drifts in rock salt
Proceedings of the Conference on Mechanical Behavior of Salt, Saltmech VIII, 26-28 May 2015, South Dakota School of Mines and Technology, Rapid City, SD, USA, 2015

2014

Missal, C.; Döring, I.; Stahlmann, J.:
Comparison of Triaxial Strength Tests of Clean Halite and Argillaceous Halite from the WIPP
48th US Rock Mechanics / Geomechanics Symposium held in Minneapolis, MN, USA, 1-4 June 2014, 2014

Missal, C.; Döring, I.; Stahlmann, J.:
Spannungs-Dehnungs-Verhalten von Steinsalz aus der flachen und steilen Lagerung
geotechnik, 37. Jahrgang, Heft 3, S. 177-184, Ernst & Sohn, Berlin, 2014

2013

Hampel, A.; Argüello, J.G.; Hansen, F.D.; Günther, R.M.; Salzer, K.; Minkley, W.; Lux, K.-H.; Herchen, K.; Düsterloh, U.; Pudewills, A.; Yildirim, S.; Staudtmeister, K.; Rokahr, R.; Zapf, D.; Gährken, A.; Missal, C.; Stahlmann, J.:
Benchmark Calculations of the Thermo-Mechanical Behavior of Rock Salt - Results from a US-German Joint Project
47 th US Rock Mechanics / Geomechanics Symposium held in San Francisco, CA, USA, 23-26 June 2013, 2013

Vortragende sind unterstrichen.

Kontakt

Univ.-Prof. Dr.-Ing.
Joachim Stahlmann
Tel.: +49 (0)531 391 62000
E-Mail

Dipl.-Ing. Andreas Gährken
Tel.: +49 (0)531 391 62022
E-Mail


  aktualisiert am 02.08.2017
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