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Technical Report NTB 99-07

Grimsel Test Site Investigation Phase V (1997 – 2002): Conclusions of the Tunnel Near-Field Programme (CTN)

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Das Projekt "Conclusions of the Tunnel Near-Field Programme" stellt eine Synthese der Untersuchungsergebnisse dar, die im "Programm Stollennahfeld" im Verlauf der FLG Untersuchungsphase IV (1994 - 1996) erarbeitet wurden. Ziel der Synthese ist die Bereitstellung einer Methodik zur geowissenschaftlichen Charakterisierung des Gebirges in der unmittelbaren Umgebung eines Endlagers für radioaktive Abfälle ("Stollennahfeld") sowie die Konzeptualisierung des Stollennahfeldes in einer Form, die den Bedürfnissen der Sicherheitsanalyse Rechnung trägt. Die Bedeutung des Stollennahfeldes für die Sicherheit eines Endlagers hängt wesentlich von den Eigenschaften des Wirtgesteins ab. Die im vorliegenden Bericht behandelten Arbeiten beziehen sich hauptsächlich auf kristalline Gesteine und - im weiteren Sinne - auf geklüftete Festgesteine. Der Schwerpunkt der Synthese liegt auf folgenden Fragestellungen:

  • Welche Rolle spielt das Stollennahfeld für die Sicherheit eines Endlagers? Insbesondere werden hierbei die Ausbreitung von endlagergenerierten Gasen, die Wiederaufsättigung des Stollennahfelds nach dem Verschluss des Endlagers sowie der Einfluss des Stollennahfelds auf die natürlichen Grundwasserfliesssysteme angesprochen. 
  • Wie können geowissenschaftliche Felddaten in verwertbare Informationen für die Sicherheitsanalyse aufgearbeitet werden? Es wird eine systematische und nachvollziehbare Methodik für die Synthese der Felddaten vorgeschlagen. Die Schlüsselprozesse des Synthesevorgangs werden identifiziert und im Rahmen eines generischen Beispiels wird ein strukturierter Datensatz für die Sicherheitsanalyse erstellt.
  • Welche Faktoren beeinflussen massgeblich die Planung eines Untertage-Explo-rationsprogramms zur Charakterisierung des Stollennahfelds? Bei der Auswahl der Untersuchungstechniken müssen geologische, ökonomische und vortriebstechnische Randbedingungen berücksichtigt werden. Der vorliegende Bericht gibt einen Überblick über geeignete Untersuchungstechniken unter besonderer Berücksichtigung der im Programm Stollennahfeld durchgeführten Methodenentwicklungen.
  • Wie werden quantitative Modelle zur Gasausbreitung in der Geosphäre bzw. zur Wiederaufsättigung des Stollennahfelds erstellt? Poroelastische Kontinuum-Ansätze wurden in der Vergangenheit erfolgreich für die Modellierung von Zweiphasenflussprozessen eingesetzt. Basierend auf diesen Ansätzen werden für Matrixbereiche und Scherzonen des Felslabors Grimsel Parametermodelle der relativen Permeabilität sowie der Kapillardruck-Sättigungsbeziehung abgeleitet und typische Wertebereiche der Zweiphasenflussparameter angegeben. Eine Methode zur Ermittlung äquivalenter Zweiphasenflussparameter wird vorgeschlagen, welche der Komplexität der Kluftnetzwerke im kristallinen Festgestein Rechnung trägt. Schliesslich wird die Ausbildung einer ungesättigten Zone in belüfteten Untertagebauwerken experimentell belegt. Die Bedeutung dieser Zone für die Sicherheitsanalyse wird durch numerische Modellrechnungen überprüft.
  • Wie kann mit quantitativen Modellen der Einfluss des Stollennahfelds auf die Grundwasserzirkulation in der Umgebung eines Endlagers abgeschätzt werden? Auf der Grundlage eines Kluftnetzwerk-Ansatzes wird ein konzeptuelles Modell der in der Umgebung von Untertagebauwerken auftretenden Auflockerungszone gegeben. Die geometrischen und hydraulischen Eigenschaften der im Felslabor Grimsel angetroffenen Auflockerungszone werden zusammengestellt; dies gilt sowohl für gesprengte Stollenabschnitte als auch für solche Abschnitte, die im TBM-Vortieb erstellt wurden. Schliesslich wird ein numerisches Modell zur Abschätzung des axialen Flusses entlang von Versiegelungsstrecken aufgebaut. Mit Hilfe von generischen Daten werden Sensitivitätsrechnungen zum axialen Fluss durchgeführt. 

Als Ergänzung zu den Untersuchungen am Felslabor Grimsel wird am Ende des Berichts eine Übersicht über Stollennahfelduntersuchungen in anderen Felslabors gegeben. Ausserdem wird eine Zusammenschau von numerischen Werkzeugen für hydraulische Kluftnetzwerkmodellierungen und Zweiphasenflussmodellierungen erstellt.

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