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Verwitterungserscheinungen an Kalksteinen und Dolomiten - Auswirkungen auf den Vortrieb

Scholz, Marcus / Esslinger, Christoph

Der Tunnel Geisberg liegt am Südrand der Fränkischen Alb, die von Gesteinen der Juraformation aufgebaut wird. Entlang der Tunneltrasse stehen deutlich geschichtete Kalke und massige Dolomite bzw. dolomitisierte Kalke des Tithons an. Die Kalke und Dolomite sind unterschiedlich stark verwittert und verkarstet. Im Gebirgsverband geht die Verwitterung von den Trennflächen aus. Je stärker das Gebirge infolge mechanischer Beanspruchung zerlegt ist, desto intensiver können die chemische und die mechanische Verwitterung angreifen und desto tiefer kann sie reichen. In Karbonaten treten Schichtflächen, Gesteinsgrenzen, Klüfte und Störungen als Trennflächen auf. Im Zuge der Verwitterung von Festgesteinsgebirge bilden sich oft charakteristische Verwitterungsprofile aus. Im Beitrag wird die Verwitterung der gebankten Kalksteinfazies und die Verwitterung der massigen Dolomitfazies beschrieben. In verwitterten Gebirgen sind erfahrungsgemäß die Wechsel zwischen 'hart' und 'weich' engräumig. Das Zusammenwirken und die Verteilung der unterschiedlichen Verwitterungsbereiche können zu einem Großteil das Gebirgsverhalten beim Tunnelvortrieb bestimmen. Aufgrund der starken Überprägung des Gebirges durch Verwitterung und Verkarstung war durchweg eine vorauseilende Sicherung mittels Spießschirms notwendig, um einen sicheren Vortrieb zu gewährleisten.

The Geisberg tunnel is located at the southern border of the jurassic limestoneplateau of the Franconian Alb. In the project area the well bedded limestone and the massive dolomite of lower Tithonian age are overlain by alluvial deposits of Miocene age. In the limestone and the dolomite different grades of weathering could be observed. Weathering starts at the discontinuities in the rock mass. The more the rock mass is jointed the more chemical and physical weathering processes can work. Discontinuities in carbonates are bedding planes, joints and faults. The weathering process leads to characteristic weathering profiles in rock mass. This paper describes the weathering profiles of the bedded limestone facies and the massiv dolomite facies. In weathered rock mass there is often a narrow change in the distribution of hard rock and soft rock. The rock mass behaviour in tunnelling is mainly determined by the different types of weathered rock mass. Because of the intense weathering and karst phenomenas forepolling was necessary on the whole length of the tunnel drive.