Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte - FZKA 7314
BMBF-Verbundvorhaben Modellierung des mechanischen Verhaltens von
Steinsalz: Vergleich aktueller Stoffgesetze und Vorgehensweisen
Alexandra Pudewills
Zusammenfassung
Im Rahmen des BMBF
Verbundvorhabensprojekts „Modellierung des mechanischen Verhaltens von
Steinsalz: Vergleich aktueller Stoffgesetze und Vorgehensweisen“ wurden
die von den beteiligten Arbeitsgruppen entwickelten Stoffgesetze für das
mechanische Verhalten von Steinsalz mit Hilfe von Modellrechnungen miteinander
verglichen. Es wurden die Phänomene Kriechen, Dilatanz, Schädigung, Bruch,
Nachbruchverhalten und Verheilung berücksichtigt. Die Rechenergebnisse wurden
außerdem mit den Ergebnissen experimenteller Untersuchungen im Labor und unter
Tage verglichen. Abschließend sollen Empfehlungen für die Anwendung der
Stoffgesetze in der Praxis abgeleitet werden.
Am Institut für Nukleare Entsorgung (INE)
werden die Finite Element (FE) Programme MAUS und ADINA zur Untersuchung des
Steinsalzverhaltens unter Endlagerbedingungen eingesetzt. In den letzten Jahren
wurde ein neues viskoplastisches Materialmodell zur Beschreibung der Dilatanz
und Schädigung von Steinsalz entwickelt und in beiden FE-Programmen implementiert.
Im Rahmen dieses Projekts wurden die Materialkennwerte an verschiedene
Laborversuche angepasst. Mit diesem Stoffmodell wurde dann die
Langzeitentwicklung der Auflockerungszone in der Umgebung eines Tunnels auf die
700 m-Sohle eines Salzbergwerks modelliert. Der Vergleich der Rechenergebnisse
mit den Messungen wird dargestellt. In einem nächsten Schritt wurde eine
fiktive Kammer-Pfeiler-Geometrie in verschiedenen Gebirgstiefen numerisch
untersucht.
Dieser aktuelle Teilbericht stellt die
detaillierten Rechenergebnisse des INE zum Verbundprojekt dar. Ein Vergleich
der repräsentativen Rechenergebnisse mit den Ergebnissen von den sechs anderen
Projektpartnern soll in einem gemeinsamen Synthesebericht präsentiert und
diskutiert werden.
BMBF
joint research project: Modelling of the mechanical behaviour of rock salt:
Comparison of advanced constitutive models and modelling procedures
Abstract
Within the framework of the BMBF - joint research project
„Modeling of the mechanical behavior of rock salt: Comparison of the
several constitutive models and methods“, the newly developed
constitutive models by different groups have been evaluated and compared in the
benchmark like calculations. The attention focuses on the description of the
processes which cause transient creep including recovery, steady-state creep,
dilatancy and propagation of damage, failure, and post-failure strength. The
calculation results have been compared with laboratory results and in situ
measurements. Finally, general recommendations for the use of the presented
constitutive model in the practice will be given.
At the Institut für Nukleare Entsorgung (INE), Forschungszentrum Karlsruhe
(FZK) the Finite Element Codes MAUS and ADINA are used to study the mechanical
behavior of rock salt under repository conditions. Recently, a new viscoplastic
constitutive model for rock salt that can describe the volumetric strain and
the damage of the rock has been proposed and implemented in these codes. The
model parameters have been evaluated on various laboratory experiments.
Additionally, the long-term evolution of the "excavation disturbed
zone" (EDZ) around a gallery in a salt mine at about 700m below the
surface was analyzed and the numerical results were compared with in situ
measurements. In the next step a hypothetic room-pillar-geometry located in
rock salt at different levels below the surface was analyzed.
This report presents the results obtained by the INE team within the BMBF
joint research project. A comparison of several calculation results with the
results from six project partners will be presented in a separate synthesis
report elaborated by the project leaders.
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