SBT – Experience with underground exploratory drillings

Der Tunnelbau erfordert gerade in Abschnitten mit schlechter Gebirgsqualität sehr detaillierte Informationen über Gebirge und Bergwasserverhältnisse, um einen sicheren und effizienten Vortrieb zu gewährleisten. Besonders in Störungszonen sind die Anforderungen an die geologische Prognose hoch. Entscheidungen über das Vortriebs‐ und Ausbaukonzept sind unmittelbar abhängig von einem verlässlichen geologischen Modell. Zumeist sind umfangreiche Erkundungsbohrungen in der Ausschreibung inkludiert. Kernbohrungen gelten als Mittel der Wahl für die Gewinnung von Informationen über die In‐situ‐Bedingungen des Gebirges. Überlappende Erkundungsbohrungen sind besonders in geo‐technisch herausfordernden Zonen unerlässlich, um das geologisch‐hydrogeologische Modell zu verbessern und geotechnische Risiken zu identifizieren bzw. zu bewerten. Die bewährten Bohrverfahren können bei heraufordernden geologisch‐hydrogeologischen Bedingungen an ihre Grenzen stoßen. Speziell horizontale Kernbohrungen erreichten aufgrund der plastischen Verformung und Wasserempfindlichkeit von Teilen des Gebirges nicht die geplanten Bohrlängen. Daher wurde das Erkundungskonzept auf Überlagerungsbohrungen ohne Kerngewinn umgestellt. In der Folge ist es für Geologinnen und Geologen schwieriger, die Eigenschaften des Gebirges allein anhand der feinkörnigen Bohrkleinproben zu beurteilen. Zur Kompensation dieser Einschränkung wird eine Kombination aus Explorationsmethoden wie mineralogischen Analysen, geophysikalischen Bohrlochmessungen, Bohrdaten und physikalischen Messungen verwendet, um aus der Vielzahl von indirekten Informationen auf die geologisch‐hydrogeologischen Verhältnisse schließen zu können. Der Artikel beschreibt die Anstrengungen zur Umsetzung von Erkundungsbohrungen im Bauprozess in den Großstörungen des Bauloses SBT 1.1, liefert eine Bewertung der verwendeten Bohrmethoden und die Entwicklung eines alternativen Bohrkonzepts. Abschließend wird eine Einschätzung vorgenommen, welche Explorationsziele mit den verfügbaren Daten erreicht werden können.

The geological model of the design stage covers the needs of the support concept, but more detailed information is required during the construction process to ensure safe and efficient tunneling. Especially in tunnel sections within fault zones the prediction of the geological conditions is essential for getting the indications for a modification of the excavation concept on time. Therefore, an extensive program of exploratory drillings was part of the tender design. In difficult conditions, overlapping exploratory drillings in front of tunnel drive are essential to assess geotechnical risks. However, in the encountered geological‐hydrogeological conditions, the well‐established exploratory drilling methods reached their limits. Horizontal core drillings did not reach the desired length due to plastic deformation and water sensitivity of parts of the fault material. Consequently, the exploration method changed to overburden drillings without core recovery. A combination of exploratory methods such as mineralogical analyses, geophysical borehole logs, drilling data and physical measurements provide the principal data for the geotechnical engineer from a wide range of oblique information. The article describes the efforts in establishing exploratory drillings in the construction process in major fault zones of lot SBT1.1, an evaluation of the drilling methods used and the development of an alternative drilling concept.