GeomInt2

GeomInt2: Geomechanische Integrität von Wirts- und Barrieregesteinen – Experiment, Modellierung und Analyse von Diskontinuitäten

Kurze Projektbeschreibung:

Eingriffe in den geologischen Untergrund, z. B. zur Gewinnung und Speicherung von Energie oder zur sicheren Verwahrung toxischer und radioaktiver Abfälle, erfordern im Verbund verschiedener Disziplinen sorgfältige geowissenschaftliche Zustandsanalysen und Prognosestudien, um nachteilige Auswirkungen auf die Umwelt zu vermeiden. Insbesondere Deformationsprozesse und physikalisch-chemische Alterationen können zu einer tiefgreifenden Schädigung von Gesteinen führen und damit die Integrität geologischer Reservoire und Barrieren ungünstig beeinflussen. Die dabei auftretenden vielfältigen mikro- und makromechanischen Strukturen (Fissuren, Risse, Klüfte etc.) schwächen das Gestein aus mechanischer Sicht und können in ungewollten Wegsamkeiten für fluide Phasen resultieren. Sie können unter dem Oberbegriff Diskontinuitäten zusammengefasst werden, deren Entstehung zumeist nur unzureichend verstanden und mit den derzeit verfügbaren kommerziellen Simulationssystemen nicht adäquat modellierbar ist.

Ziel des Verbundprojekts GeomInt ist die realitätsnahe experimentell-numerische Analyse der Entstehung und Entwicklung von Diskontinuitäten in untertägigen Gesteinen am Beispiel von Salz-, Ton- und Kristallingesteinen. Als Forschungsschwerpunkte sollen typische Prozesse betrachtet werden, die zur Entstehung spezifischer Diskontinuitäten führen. Hierzu gehören Quell- und Schrumpfungsprozesse, druckgetriebene Perkolation und Spannungsumlagerungen.

Konzept des GeomInt2 Vorhabens

GeomInt2 wird von dem aus dem Vorgängervorhaben bewährten interdisziplinären Konsortium aus Partnern von Universitäten, staatlichen und privatwirtschaftlichen Forschungseinrichtungen mit sich ergänzenden, langjährigen Erfahrungen in der Analyse von Geosystemen weitergeführt. Neue Erkenntnisse sind insbesondere zum Systemverständnis der Auswirkungen von Diskontinuitäten auf untertägige Geosysteme zu erwarten. Der Schwerpunkt experimenteller Untersuchungen verschiebt sich in diesem Zusammenhang wesentlich auf die Durchführung und Auswertung von In-situ-Experimenten in verschiedenen Untertagelaboren (URLs). Für die effiziente numerische Simulation gekoppelter mechanischer, thermischer und hydraulischer Prozesse bei der Bildung und Entwicklung von Diskontinuitäten auf der betrachteten Skala kommt die Anpassung von in GeomInt untersuchten und weiterentwickelten Modellen und Algorithmen auf Verfahren des Höchstleistungsrechnens (HPC) als neuer Aspekt hinzu. Die anschauliche Darstellung von Struktur-, Versuchs- und Modellergebnissen im realen Kontext (z.B. der URLs) soll im Rahmen einer integrierten visuellen Datenanalyse erfolgen (Virtualisierung). In der Abbildung oben ist eine graphische Illustration des geplanten Vorhabens dargestellt.

Projektzeitraum:

10/2020 - 09/2022

Projektförderung:

Bundesministerium für Bildung und Forschung

gefördert vom BMBF