Probabilistic prediction of karst water inflow during construction of underground structures / Probabilistische Prognose von Karstwasserzutritten beim Bau von Untertagebauwerken

Various methods have been developed in recent decades to predict hazards associated with karst voids in underground construction. Common to all these methods is that the predicted range of water inflow is often insufficient for the purpose of implementing the planned construction works. This is usually due to an incomplete knowledge of the karst conduit system within a project area, making it difficult to predict the position and characteristics of karst voids. The method presented in this paper permits a robust prediction of karst water inflow. It is based on a combination of stochastically generated, pseudo-genetic karst conduit systems and hydraulic modelling of the hydrogeological conditions using a Monte Carlo approach. This approach facilitates a plausible estimation of the expected range of karst-induced water inflows and also enables the probability of encountering a karst voids. to be determined. The predictions allow for differentiated treatment of the hazards associated with karst water during the construction and operation phase of underground structures. In concrete terms, this relates to the planning and implementation of exploratory measures and ground-improvement measures, the design of the dewatering system and its monitoring during the construction and operation phase.
In den letzten Jahrzehnten wurden verschiedene Methoden zur Prognose von Karstgefährdungen für den Untertagebau entwickelt. Diesen Methoden ist gemein, dass die prognostizierte Bandbreite von Wasserzutritten für die planerische Umsetzung des Bauwerks häufig ungenügend ist. Das liegt unter anderem an den oft lückenhaften Kenntnissen über das in einem Projektgebiet vorkommende Karströhrensystem resp. der unzureichenden Vorhersagbarkeit der Lage von Karsthohlräumen und ihren Eigenschaften. Die vorgestellte Methode erlaubt eine robuste Prognose von Karstwasserzuritten. Die Methode basiert auf einer Kombination aus stochastisch generierten, pseudogenetischen Karströhrensystemen und einer hydraulischen Modellierung der hydrogeologischen Bedingungen unter Verwendung eines Monte-Carlo Ansatzes. Der Ansatz erlaubt eine plausible Abschätzung der zu erwartenden Bandbreite karstbedingter Wassereintritte und ermöglicht darüber hinaus, die Ereigniswahrscheinlichkeit des Anfahrens eines Karsthohlraums zu bestimmen. Die Prognosen ermöglichen einen differenzierten Umgang mit der Karstwassergefährdung während Bau- und Betriebsphase eines Untertagebauwerks. Konkret betrifft dies die Planung und Durchführung von Erkundungsmaßnahmen, Maßnahmen zur Baugrundverbesserung sowie die Planung der Wasserhaltung und des Monitorings während der Bau- und Betriebsphase.