Vorwort des Herausgebers
Aus unserer Tätigkeit als beratende Ingenieure ergeben sich viele Anregungen für weiterführende Arbeiten, die wir im Rahmen unseres Forschungs- und Entwicklungsprogrammes weiter verfolgen. Wir versprechen uns davon Ergebnisse und Anregungen, die wir wiederum in unsere Ingenieurtätigkeit einbringen können. Eine der Aufgaben an deren Lösung wir schon seit einigen Jahren arbeiten, ist das Quellverhalten von anhydritführenden Gesteinen und seine Auswirkungen auf die Planung und den Betrieb von Tunnels in den entsprechenden Gebirgsformationen wie dem unausgelaugten Gipskeuper. Die hiermit vorgelegte Arbeit des Herrn Dr.-Ing. Martin Wittke stellt aus unserer Sicht einen sehr wesentlichen Beitrag zu diesem Thema dar.
Für das Bahnprojekt Stuttgart 21 werden z. Z. mehr als 16 km Tunnel im quellfähigen unausgelaugten Gipskeuper geplant. Die Schwierigkeit dieser Planungsaufgabe wird dadurch besonders deutlich, daß in der Vergangenheit bei verschiedenen in diesem Gebirge auf gefahrenen Tunnels Schäden aufgetreten sind. Einerseits ist es zu großen Quellhebungen gekommen, die nicht beherrscht werden konnten, andererseits sind in einigen Fällen Schäden an der Stahlbetoninnenschale und Hebungen an der Geländeoberfläche aufgetreten.
Z. Z. konkurrieren zwei verschiedene Entwurfskonzepte für Tunnels im quellfähigen Gebirge miteinander, das Ausweichprinzip und das Widerstandsprinzip. Bei beiden Konzepten wird davon ausgegangen, daß das für das Quellen benötigte Wasser unbegrenzt zur Verfügung steht. Dementsprechend müssen beim Ausweichprinzip die Knautschzone und beim Widerstandsprinzip die gegen vollen Quelldruck bemessene Innenschale auf der gesamten im quellfähigen Gebirge liegen den Tunnelstrecke ausgeführt werden.
Herr Dr.-Ing. Martin Wittke hat gezeigt, daß im Übergangsbereich zwischen dem wasserführenden und dem anhydritführenden Gebirge ei ne quellbedingte Selbstabdichtung erfolgt, wenn das Widerstandsprinzip angewendet wird. Das hat zur Folge, daß die Wasserzufuhr in Tunnellängsrichtung und damit die Quellvorgänge in entfernteren Bereichen unterbunden werden. Herr Martin Wittke hat in seiner Arbeit die Vorgänge beim Tunnelbau im quellfähigen Gebirge, die zu einer Selbstabdichtung führen können, physikalisch und mathematisch erfaßt. Formuliert und in ein 3D-FE-Programmsystem implementiert wurden:
- das Spannunngsverschiebungsverhalten von klüftigem Fels unter besonderer Berücksichtigung der Trennflächenöffnungsweiten,
- der Wassertransport in klüftigem Fels über eine instationäre Sickerströmung in den Trennflächen und die instatinonärekapillare Wasseraufnahme des Gesteins,
- ein Quellgesetz mit Quellparametern in Abhängigkeit von der Wasseraufnahme.
Damit besteht die Möglichkeit, die Vorgänge beim Tunnelbau im quellfähigen Gebirge wirklichkeitsnah zu erfassen. Wir sind der Auffassung, daß der im vorliegenden Band vorgestellte Ansatz ziel führend ist und die Grundlage für einen großen Fortschritt für den Entwurf und den Bau von Tunnels im anhydritführenden Gebirge dar stellt. Wir sehen hierin ein Potential für erhebliche Kosteneinsparungen.
Wir möchten deshalb Herrn Dr.-Ing. Martin Wittke unseren Dank und unsere Anerkennung dafür aussprechen, daß er die ihm gestellte Aufgabe mit großer Kreativität und außerordentlichem Einsatz gelöst hat.
Abschließend möchten wir uns bei der DB ProjektBau GmbH Stuttgart für das Interesse an der Arbeit bedanken. Außerdem bedanken wir uns für die Bereitstellung der Meßergebnisse des Erkundungsbauwerks im Freudensteintunnel.
Wir sind davon überzeugt, daß die Vorgänge beim Tunnelbau im anhydritführenden Gebirge mit der vorliegenden Arbeit wesentlich besser erklärt werden können und sind auch in Zukunft gerne bereit, der Praxis unsere besonderen Kenntnisse zur Verfügung zu stellen.
W. Wittke B. Pierau C. Erichsen
