Entwicklung und Validierung eines konstitutiven Modells für Opalinuston

 

ENSI

Projektfinanzierung: Eidgenössische Nuklearsicherheitsinspektorat (ENSI)

Projektlaufzeit: 2018 - 2022

  ENSI Urheberrecht: © © LIH

Entwicklung und Validierung eines Konstitutionsmodells für Opalinustion

Opalinuston, eine mesozoische Tonsteinformation, wurde als potenzielles Wirtsgestein für die Endlagerung von hoch- und schwachradioaktiven Abfällen in der Schweiz ausgewählt. Einige der vorteilhaften Eigenschaften dieser Formation sind die geringe hydraulische Leitfähigkeit, das hohe Radionuklid-Retentionspotenzial und das Potenzial der Selbstabdichtung offener Risse und Klüfte.
Das Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung eines vollständig hydro-mechanischen (HM) gekoppelten Stoffmodells zur Vorhersage des physikalischen Verhaltens von Opalinuston (OPA) unter verschiedenen Be- und Entlastungsbedingungen. Der Hauptaspekt ist die Integration bestehender HM-gekoppelter Modelle, die durch Labortests, Feldexperimente und numerische Simulationen unterstützt werden, und die Entwicklung, Implementierung und Validierung eines neuen Stoffmodells.

Experimentelle Untersuchungen

Wir führen HM-gekoppelte Versuche mit unseren modernen Labormaschinen durch. Dabei nutzen wir unsere hauseigene Technik zur Vorbereitung, Lagerung, Überwachung von Probenmaterial und Durchführung von z. B. drainierten oder undrainierten triaxialen Druckversuchen unter verschiedenen Konfigurationen und unter Berücksichtigung der Materialanisotropie. Die Analyse der Verformungsstrukturen nach dem Versagen erfolgt mit Hilfe der Elektronenmikroskopie.

Numerische Untersuchungen

Wir modellieren das physikalische Gesteinsverhalten und die Porendruckreaktion bei sich ändernden Spannungszuständen. Wir entwickeln und implementieren einen numerischen 3D-Code, der hydro-mechanische Gleichgewichte und konstitutive Gleichungen verbindet, um das Gesteinsverhalten zu simulieren. Laufende Labor- und bestehende Feldexperimente werden zur Kalibrierung, Verifizierung und Validierung des entwickelten Stoffmodells verwendet.

Projekt Team:
Florian Amann
Mohammadreza Jalali
Pooya Hamdi
Kavan Khaledi
Lisa Winhausen

Publikationen und Konferenzbeiträge

  • Winhausen, L., Amann-Hildenbrand, A., Fink, R., Jalali, M.R., Khaledi, K., Hamdi, P., Urai, J.L., Schmatz, J., Amann , A. (2020) A comparative study on methods for determining the hydraulic properties of a clay shale, Geophysical Journal International . https://doi.org/10.1093/gji/ggaa532

  • Khaledi, K., Hamdi, P., Winhausen, L., Jalali, M.R., Amann, F. (2020) Short-Term Pore Pressure Evolution around Tunnels in Opalinus Clay: Lessons Learned from an Overcoring Experiment (Kurzfristige Porendruckentwicklung um Tunnel im Opalinuston: Lehren aus einem Überbohrungsexperiment), Geomechanik Kolloquium 2020. Freiberg, Germany.

  • Khaledi, K., Hamdi, P., Jalali, M.R., Amann , F. (2020) Hydro-mechanical analysis of an overcoring experiment in Opalinus clay: experimental and numerical results. Mont Terri Consortium, Annual Technical Meeting (TM-38) . Porrentury, Switzerland.

  • Winhausen, L., Jalali, M.R., Amann-Hildenbrand , A., Amann, F. (2020) HM-C experiment: Lessons learned from hydraulic testing and microstructural investigation – Implications for HM-coupled experiments of OPA. Mont Terri Consortium, Annual Technical Meeting (TM-38) . Porrentury, Switzerland.

  • Winhausen, L., Jalali, M.R., Amann-Hildenbrand , A., Amann, F. (2019) Water permeability of Opalinus Clay determined by different methods – A comparative experimental study. “Tage der Standortauswahl” at Bundesgesellschaft für Endlagerung (BGE). Braunschweig, Germany.

  • Winhausen, L., Jalali, M.R., Amann-Hildenbrand , A., Amann, F. (2019) Water permeability estimation of the Opalinus Clay via different methods – Insights into a comparative experimental study. Geophysical Research Abstracts. EGU General Assembly . Vienna, Austria.

  • Winhausen,L., Jalali, M.R., Amann-Hildenbrand , A., Amann, F. (2019) Water permeability experiments on OPA. Comparison of three different methods - first results. Mont Terri Consortium, Annual Technical Meeting (TM-37) . Porrentury, Switzerland.

Projektfinzierung