Approaches to technical solutions for tunnelling in swellable ground / Lösungsansätze für den Tunnelbau in quellund schwellfähigem Gebirge

“Swelling” is generally taken to mean the expansion of a rock due to water absorption. The main intention of this paper is to point out the significant difference between the swelling of clay and claystone (Tonstein) on one hand and the swelling of claystone and marl containing anhydrite on the other. In the opinion of the author, these differences are so large that they should be described as different phenomena. Leopold Müller has already proposed the introduction of different German terms: “Quellen” for clay and “Schwellen” for anhydrite. Unfortunately, this terminology has not caught on, probably because the word swelling is used in English for both processes. The resulting merging has hindered research into anhydrite swelling for decades, and the development of calculation methods and technical solutions for tunnelling in anhydrite-bearing ground is still at an early stage. In contrast, the problem of clay swelling can be regarded as largely solved.
Unter “Quellen” wird ganz allgemein die Ausdehnung eines Gesteins infolge von Wasseraufnahme verstanden. Hauptanliegen des vorliegenden Beitrags ist es, auf die beträchtlichen Unterschiede zwischen Quellvorgängen in Ton und Tonstein einerseits und in anhydrithaltigem Ton- und Mergelstein andererseits hinzuweisen. Nach der Überzeugung des Autors sind die Unterschiede so groß, dass man eigentlich von zwei verschiedenen Phänomenen sprechen muss. Schon Leopold Müller hat deshalb getrennte Begriffe einzuführen versucht: “Quellen” für Ton und “Schwellen” für Anhydrit. Bedauerlicherweise hat sich diese Terminologie nicht durchsetzen können, vermutlich auch wegen der Verwendung des Worts “swelling” in der englischen Sprache für beide Vorgänge. Die damit verbundene Gleichsetzung hat jahrzehntelang die Erforschung des Anhydritschwellens behindert. Die Entwicklung von Rechenansätzen und von technischen Lösungen für Tunnel in Anhydritgestein befindet sich letztlich immer noch in einer Frühphase. Dagegen kann das Problem des Tonquellens als weitestgehend gelöst angesehen werden.