GEMONOS

Geomechanische Modellierung Nordschweiz

Geomechanisch-numerische Modellierung des Spannungsfelds im Untergrund von möglichen Standortgebieten für ein Endlager für radioaktive Abfälle in der Nordschweiz.

Sicht auf die Topographie des Standortmodells Nördlich Lägern 2020.
Bild: Fachgebiet Ingenieurgeologie

Fakten zum Projekt

Projektbearbeiter: Dr. Tobias Hergert, Dr. Karsten Reiter +++ Laufzeit: angelaufen +++ Projektfinanzierung: Geostress in Kooperation mit Nagra (Nationale Genossenschaft für die Lagerung radioaktiver Abfälle)

Die Kenntnis des Spannungszustands im Untergrund ist bei der Planung von groß angelegten Hohlräumen unabdingbar im Hinblick auf die bautechnische Machbarkeit, das Design und die Stabilität der Hohlräume. Im Zusammenhang mit einem Endlager für radioaktive Abfälle spielt der Spannungszustand zudem in zahlreichen weiteren Aspekten eine wichtige Rolle. In der Schweiz wurden mehrere geologische Standortgebiete als mögliche Standorte für ein derartiges Endlager ausgewiesen.

 Karte der Nordschweiz mit den Orientierungen der maximalen horizontalen Spannung (SHmax) aus der World Stress Map (WSM).
Bild: Fachgebiet Ingenieurgeologie
Geometrie und Lage der drei Standortmodelle (2fach überhöht) in der Nordschweiz.
detaillierte geomechanisch-numerische Modelle
Bild: Fachgebiet Ingenieurgeologie
Rechengitter an der Juraüberschiebung im Standortmodell Jura Ost.

Für die drei potentiellen Endlagerstandorte Jura Ost, Nördlich Lägern und Zürich Nordost werden jeweils detaillierte geomechanisch-numerische Modelle erstellt. Die Modelle bestehen aus einer Reihe von leicht geneigten stratigraphischen Einheiten, die durch ihre Dichte und mechanischen Eigenschaften charakterisiert sind und von tektonischen Störungen durchschnitten werden. Gravitation und Fernfeldkräfte wirken auf das Modell ein. Das Modellvolumen ist diskretisiert in lineare Hexaeder- und Tetraeder-Elemente, um mithilfe der Finite Elemente Methode das Kräftegleichgewicht zu berechnen.

  • Heidbach, O., Reiter, K., Giger, S., 2019, Impact of fault properties and fault implementation strategies on results of 3D geomechanical-numerical models, NIB 19-22, 53p, NAGRA; Wettingen
  • Heidbach, O., Hergert, T., Reiter, K., 2019, Local stress field sensitivity analysis – case study Jura Ost, NIB 19-15, 83p, NAGRA; Wettingen
  • Heidbach, O., Hergert, T., Reiter, K., 2019, Local stress field sensitivity analysis – case study Zürich Nordost & Südranden, NIB 19-14, 82p, NAGRA; Wettingen
  • Reiter, K., Hergert, T., Heidbach, O., 2016. Stress field sensitivity analysis within Mesozoic successions in the Swiss Alpine foreland using 3-D-geomechanical-numerical models, EGU General Assembly, 17-22 April 2016, Vienna, Austria.
  • Hergert, T., Heidbach, O., Reiter, K., Giger, S. B., and Marschall, P., (2015). Stress field sensitivity analysis in a sedimentary sequence of the Alpine foreland, northern Switzerland, Solid Earth, 6, 2, 533-552, doi: 10.5194/se-6-533-2015.
  • Heidbach, O., Hergert, T., Reiter, K., Giger, S.B., Marschall, P., 2015. 3D stress field sensitivity analysis on the scale of geological siting regions in Northern Switzerland with focus on Opalinus Clay, 6th International Clay Conference – Clays in natural and engineered barriers for radioactive waste confinement, March 23-26 2015, Brussels, Belgium, (oral presentation).
  • Hergert, T., Heidbach, O., Reiter, K. & Giger, S.B. , 2015. Stress Field Sensitivity Analysis at a Reservoir Scale (Northern Switzerland) Using Numerical Geomechanical Modelling, 2nd EAGE Workshop on Geomechanics and Energy – The Ground as Energy Source and Storage, 13-15 October 2015, Celle, Germany (oral presentation).
  • Heidbach, O., Hergert, T., Reiter, K., & Giger, S., 2014, Local stress field sensitivity analysis—Case Study Nördlich Lägern, NAB 13-88, 50p, NAGRA, Wettingen

Status Quo & Ausblick

Die Projektarbeiten sind angelaufen. Aktuell wird an der Modellgeometrie für den potentiellen Endlagerstandort Zürich Nordost gearbeitet.