ESF Nachwuchsforschergruppe Intelligente Untergrundstrukturen (IntUS)

Zu den zentralen gesellschaftlichen Herausforderungen in Sachsen zählen die Transformation der noch aktiven Braunkohleregionen zu ökologisch und ökonomisch nachhaltigen Seen-, Wald-, Industrie-, Energie- und Erholungslandschaften sowie der Umgang mit den Folgen des historischen Altbergbaus im Erzgebirge. Während bisher vor allem bestehende Georisiken im Fokus stehen, bieten bergbauliche Folgelandschaften zugleich erhebliche Potenziale, die Auswirkungen hydrologischer Extremereignisse zu mindern und die Klimaanpassungsfähigkeit der Landschaft zu stärken.

Die Nachwuchsforschergruppe IntUS entwickelt hierfür innovative Modellierungs- und Datenanalyseverfahren, die geologische, hydrogeologische und geotechnische Informationen zu digitalen Zwillingen altbergbaulich geprägter Gebiete zusammenführen. Im Mittelpunkt stehen numerische Simulationen und datengetriebene Methoden zur Quantifizierung von Unsicherheiten und zur Entwicklung nachhaltiger Nachnutzungskonzepte.

Die Forschungsarbeiten der Mathematik und des Geoingenieurwesens der TUBAF umfassen die hydraulisch-hydrogeologische Modellierung des Forschungs- und Lehrbergwerks Reiche Zeche zur Untersuchung hydrologischer Extremereignisse und zur Bewertung untertägiger Hohlräume als Wasser- und Energiespeicher. Ergänzend werden gekoppelte Modelle der mehrphasigen Kapillarströmung und Gefügeentwicklung granularer Medien entwickelt, um flutungsinduzierte Sackungsprozesse in Kippenböden mechanistisch zu beschreiben.

Phasenfeldmodelle an der Schnittstelle von Festkörper- und Fluidmechanik sollen darüber hinaus die Simulation von Bodenverflüssigung, Geländeeinbrüchen und Setzungsfließrutschungen ermöglichen. Mithilfe Bayes'scher Datenassimilation werden geomechanische Bodenparameter unter Berücksichtigung ihrer räumlichen Variabilität aus heterogenen Beobachtungsdaten bestimmt. Die hierfür erforderlichen Geodaten aus Markscheidewesen und Geomonitoring werden digitalisiert und unter Berücksichtigung ihrer Messunsicherheiten als Grundlage konsistenter digitaler Zwillinge in sämtliche Modellierungsansätze integriert.

Die Ergebnisse zeigen das Potenzial interdisziplinärer Ansätze, Altbergbau nicht nur als Risiko, sondern als Ressource für eine nachhaltige Regionalentwicklung und eine klimaresiliente Landschaftsgestaltung zu begreifen.