Tunnels and underground works in sulphate bearing rocks are very challenging. For more than a century experience has accumulated in Switzerland and southern Germany with difficult conditions during construction and operation, which show the difficult conditions with extreme, long lasting heave of the invert and extreme swelling pressures. The analyses of published experience over more than a century and recent personal experience led to the compilation of many pieces of a puzzle and to a better understanding of complex processes. The swelling processes in sulphate bearing rocks are triggered by the formation of flow path for water, the dissolution, concentration and precipitation of minerals. In particular Anhydrite is dissolved and the solution becomes saturated, until precipitation and crystallization of Gypsum starts. The applied construction methods play an important influence on the rock mechanics and geochemical processes and finally the magnitude of in-situ swelling pressures. The in-situ swelling pressure are still large, but substantially less than the swelling pressures from laboratory tests. Estimated swelling pressures will be indicated.
Tunnelbau in Sulfatgestein gehört zu den größten Herausforderungen bei Untertagebauten. Seit mehr als einem Jahrhundert kommt es bei Untertagebauten in Sulfat führendem Gebirge zu schwierigen Verhältnissen während des Baus und Betriebs der Tunnel mit großen, langandauernden, oft unerwartet auftretenden Sohlhebungen und extrem hohen Quelldrücken. Die Analyse von Tunnelbauten über hundert Jahre bis heute sowie eigene Untersuchungen führten zum besseren Verständnis der komplexen Vorgänge. Quellvorgänge werden durch die Bildung von Wasserwegen um Tunnel ausgelöst und laufen weiter als Transport- und Ausfällvorgänge. Die Quellvorgänge bei Sulfatgestein laufen über die Lösung von Anhydrit, Konzentrierung von Sulfat, Ausfällung und Kristallisation von Gips. Die Bauvorgänge und felsmechanische Randbedingungen beeinflussen die Gebirgsbeanspruchung und geochemischen Prozesse und die Größe der aufzunehmenden Quelldrücke. Die von der Auskleidung aufzunehmenden In-situ-Quelldrücke sind zwar immer noch hoch, sind aber weit geringer als die im Laborversuch gemessenen Quelldrücke. Richtwerte von Quelldrücken werden ermittelt.