Bewertung der Barriereintegrität auf der Basis der effektiven Spannung mit dem Dilatanz- und Fluiddruckkriterium

Die Barriereintegrität ist von zentraler Bedeutung für die Langzeitsicherheit von Endlagern für radioaktive Stoffe im Salinar. Die Integrität der Salzbarriere wird durch die Einhaltung des Dilatanz- und Fluiddruckkriteriums nachgewiesen. Während das Fluiddruckkriterium das Versagen des Gebirges aufgrund eines Lösungsdrucks beschreibt, stellt das Dilatanzkriterium das Versagen des Gebirges durch eine Scherbeanspruchung dar. Wird das Fluiddruckkriterium in den effektiven Spannungen nach Terzaghi formuliert, ist es äquivalent mit einer kleinsten effektiven Spannung von null. Da die aufnehmbare Oktaederschubspannung beim Dilatanzkriterium nach Cristescu und Hunsche von der Oktaedernormalspannung abhängig ist, wird untersucht, welchen Einfluss das Effektivspannungskonzept nach Terzaghi auf das Dilatanzkriterium hat. Am Beispiel einer generischen Abbaureihe werden die Bereiche, in denen beide Kriterien verletzt sind, für die ursprüngliche Formulierung und für die Formulierung unter Berücksichtigung der effektiven Spannungen verglichen. Die numerischen Berechnungen erfassen einen Zeitraum von 80 Jahren nach der Auffahrung bis 1.000 Jahre nach Verfüllung der Abbaue.

Evaluation of the Barrier Integrity Based on Effective Stresses Using the Dilatancy and Fluid Pressure Criterion.
For the long-term safety of repositories for radioactive waste in rock salt the integrity of the rock salt barrier is of major importance. Barrier integrity is considered to be demonstrated when the dilatancy and the fluid pressure criterion are met. While the fluid pressure criterion describes hydraulic failure due to fluid pressure the dilatancy criterion describes the failure due to shear stress. If the fluid pressure criterion is given in terms of effective stress according to Terzaghi, it is equivalent to an effective minimum stress component of zero. When using the dilatancy criterion according to Cristescu and Hunsche, the octahedral shear stress bearing capacity depends on the isotropic stress. It is investigated what happens if the concept of effective stresses according to Terzaghi is applied to the dilatancy criterion. Based on a series of generic cavities, the regions where both criteria are exceeded are compared using both the original formulation as well as the version that takes into account the concept of effective stresses. The numerical simulations comprise a time period between 80 years after cavities' excavation and 1.000 years after the cavities have been backfilled.