// Langzeit-Sicherheitsuntersuchungen
BARIK
Entwicklung und Test eines erweiterten Hoek-Brown Stoffmodells zur Berücksichtigung anisotropem Festigkeitsverhaltens bei der Anwendung der Integritätskriterien für kristalline Wirtsgesteine
Das Forschungsvorhaben BARIK zielte auf die Entwicklung und den Test eines erweiterten dreidimensionalen Hoek-Brown-Stoffmodells ab, das anisotropes Festigkeitsverhalten speziell in einem mit mehreren Klüften durchzogenen Gebirgskörper berücksichtigt. Ziel war es, die Grenzbedingung so zu formulieren, dass die festigkeitsreduzierenden Eigenschaften des jeweiligen Kluftsystems im Zuge des Integritätsnachweises adäquat berücksichtigt werden können. Das neue Stoffmodell (BARIK-Stoffmodell) wurde in zwei unabhängigen Computercodes implementiert und getestet. Die Verwendung zweier Computercodes ermöglichte es, Ungenauigkeiten, die sich aus der Verwendung unterschiedlicher Codes ergeben, zu erkennen und zu bewerten. Mit Hilfe des BARIK-Stoffmodells wurde geprüft, ob die aktuelle Formulierung und Quantifizierung des Dilatanz-Kriteriums im Falle kristalliner Wirtsgesteine ausreichend ist, oder ob Änderungen beziehungsweise Konkretisierungen mit Blick auf die Berücksichtigung anisotropen Festigkeitsverhaltens vorzunehmen sind. Zur Berechnung des effektiven Spannungszustandes wurde zudem ein deformationsabhängiger Biot-Koeffizient als hydromechanischer Kopplungsparameter im geklüfteten Gestein herangezogen. Die Durchführung des Projektes erfolgte in enger Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Bergakademie Freiberg.
Das BARIK-Stoffmodell verbindet eine orthotrope Elastizitätsformulierung (neun elastische Konstanten für ein effektives Kontinuum) mit dem Hoek-Brown-Kriterium in Verbindung mit einer zusammengesetzten Fließregel und Entfestigung im Nachbruchbereich (HB-PAC-Stoffgesetz, nach Cundall et al. 2003) sowie bis zu drei Mohr-Coulomb-Schwächeflächen mit Tension-Cut-off. Implementiert wurde das Stoffmodell in FLAC3D (Finite-Differenzen-Methode), mit vollständiger Abbildung von HB-PAC und Entfestigung, sowie in OpenGeoSys (Finite-Elemente-Methode) über eine Kopplung mit MFront/MGIS; hier kam eine C2-regularisierte Formulierung des Hoek-Brown-Kriteriums ohne Entfestigung zum Einsatz. Eine weitere Implementierung in 3DEC baut auf der FLAC3D-Implementierung auf. Die Kalibrierung erfolgte anhand von Laborversuchen an Freiberger Gneis aus dem Bergwerk Reiche Zeche in Freiberg.
Kontakt
Forschung und Entwicklung
info@bge-technology.de
Kurzinfos
Laufzeit: 2021 - 2025
Auftraggeber:
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV) vertreten durch das Karlsruher Institut für Technologie, beauftragter Projektträger Karlsruhe PTKA
Förderkennzeichen:
02E11890A
Partner:
Technischen Universität Bergakademie Freiberg (TUBAF), Deutschland
Publikationen
// Forschungsbericht
Entwicklung und Test eines erweiterten Hoek-Brown-Stoffmodells zur Berücksichtigung anisotropen Festigkeitsverhaltens bei der Anwendung der Integritätskriterien für kristalline Wirtsgesteine
Autor(en): R. León Vargas, M. Friedel, T. Gerasimov, H. Konietzki, F. Weber, et al.
Abschlussbericht.
DOI: 10.61046/BGETEC202605
Sprache: Deutsch
Publikationsnummer: BGE TEC 2026-05
30.06.2026
León Vargas, R. P.; Friedel, M.; Gerasimov, T.; Konietzki, H.; Weber, F.; et al. (2026): Entwicklung und Test eines erweiterten Hoek-Brown-Stoffmodells zur Berücksichtigung anisotropen Festigkeitsverhaltens bei der Anwendung der Integritätskriterien für kristalline Wirtsgesteine. Abschlussbericht. DOI: 10.61046/BGETEC202605. BARIK: Entwicklung und Test eines erweiterten Hoek-Brown Stoffmodells zur Berücksichtigung anisotropem Festigkeitsverhaltens bei der Anwendung der Integritätskriterien für kristalline Wirtsgesteine. BGE TEC 2026-05. BGE TECHNOLOGY GmbH (BGE TEC), Technischen Universität Bergakademie Freiberg (TUBAF). Peine
// Konferenzpapier
BARIK: laboratory programme within the framework of the development of an extended Hoek–Brown-based anisotropic constitutive model for fractured crystalline rock
Autor(en): M. Friedel, F. Weber, H. Konietzki, R. León Vargas, A. Hassanzadegan, M. Rahmig
2nd International Research Symposium of BASE on Safety of Nuclear Disposal (SafeND), Berlin, 13-15 September, 2023
Sprache: Englisch
Publikationsnummer: 10.5194/sand-2-63-2023
06.09.2023
Friedel, M.; Weber, F.; Konietzki, H.; León Vargas, R. P.; Hassanzadegan, A.; Rahmig, M. (2023): BARIK: laboratory programme within the framework of the development of an extended Hoek–Brown-based anisotropic constitutive model for fractured crystalline rock. 2nd International Research Symposium of BASE on Safety of Nuclear Disposal (SafeND), Berlin, 13-15 September, 2023. BARIK: Entwicklung und Test eines erweiterten Hoek-Brown Stoffmodells zur Berücksichtigung anisotropem Festigkeitsverhaltens bei der Anwendung der Integritätskriterien für kristalline Wirtsgesteine. 10.5194/sand-2-63-2023. Technischen Universität Bergakademie Freiberg (TUBAF), BGE TECHNOLOGY GmbH (BGE TEC). Berlin
// Konferenzpapier
BARIK: an extended Hoek–Brown-based anisotropic constitutive model for fractured crystalline rockx
Autor(en): R. León Vargas, M. Friedel, A. Hassanzadegan, M. Rahmig, F. Weber, H. Konietzki
2nd International Research Symposium of BASE on Safety of Nuclear Disposal (SafeND), Berlin, 13-15 September, 2023
Sprache: Englisch
Publikationsnummer: 10.5194/sand-2-119-2023
06.09.2023
León Vargas, R. P.; Friedel, M.; Hassanzadegan, A.; Rahmig, M.; Weber, F.; Konietzki, H. (2023): BARIK: an extended Hoek–Brown-based anisotropic constitutive model for fractured crystalline rockx. 2nd International Research Symposium of BASE on Safety of Nuclear Disposal (SafeND), Berlin, 13-15 September, 2023. BARIK: Entwicklung und Test eines erweiterten Hoek-Brown Stoffmodells zur Berücksichtigung anisotropem Festigkeitsverhaltens bei der Anwendung der Integritätskriterien für kristalline Wirtsgesteine. 10.5194/sand-2-119-2023. BGE TECHNOLOGY GmbH (BGE TEC), Technischen Universität Bergakademie Freiberg (TUBAF). Berlin
// Poster
Anisotropes Stoffmodell für Kristallingestein auf Basis von Hoek-Brown unter Berücksichtigung von bis zu drei Kluftsystemen
Autor(en): R. León Vargas, M. Friedel, A. Hassanzadegan, H. Konietzki, M. Rahmig, F. Weber
51. Geomechanik-Kolloquium am 18. November 2022 in Freiberg
Sprache: Deutsch
18.11.2022
León Vargas, R. P.; Friedel, M.; Hassanzadegan, A.; Konietzki, H.; Rahmig, M.; Weber, F. (2022): Anisotropes Stoffmodell für Kristallingestein auf Basis von Hoek-Brown unter Berücksichtigung von bis zu drei Kluftsystemen. 51. Geomechanik-Kolloquium am 18. November 2022 in Freiberg. BARIK: Entwicklung und Test eines erweiterten Hoek-Brown Stoffmodells zur Berücksichtigung anisotropem Festigkeitsverhaltens bei der Anwendung der Integritätskriterien für kristalline Wirtsgesteine. BGE TECHNOLOGY GmbH (BGE TEC).
// Geschäftsberichte
Geschäftsbericht 2022
Geschäftsbericht der BGE TECHNOLOGY GmbH für das Jahr 2022
Sprache: Deutsch
01.03.2023
// Newsletter
BGE TECHNOLOGY NEWS 2021 Q2
Autor(en): N. Müller-Hoeppe, et al.
Zweiter Newsletter der BGE TECHNOLOGY GmbH im Jahr 2021
- Drift Lining Systems for HLW Repositories in Claystone
- Successful Consolidation and Sealing of Backfill in the Asse II Mine
- Compaction of Crushed Salt for Safe Containment (R&D Project KOMPASS)
- Development of a Constitutive Model for Crystalline Rock
- Ensuring Backfill Material Quality at the Konrad Mine, Germany
Sprache: Deutsch
01.06.2021
// Newsletter
BGE TECHNOLOGY NEWS 2022 Q4
Autor(en): T. von Berlepsch, et al.
Vierter Newsletter der BGE TECHNOLOGY GmbH im Jahr 2022
- IAEA Workshop on Consulting Argentina in Implementing the Site Selection Process for a HLW Repository
- Methodical Approach for Planning Sealing Systems for Deep Boreholes
- Development of Sustainable Mining Technologies – Backfilling Measures with Low CO₂ Footprint
- 12th US/German Workshop on Salt Repository Research, Design, and Operation
- Development and Testing of a Constitutive Model for Crystalline Rock (Project BARIK)
Sprache: Englisch
01.12.2022
// Newsletter
BGE TECHNOLOGY NEWS 2023 Q3
Autor(en): C. Müller, et al.
Dritter Newsletter der BGE TECHNOLOGY GmbH im Jahr 2023
- BGE TECHNOLOGY GmbH Supports IAEA in Preparing a Document on Site Selection Criteria
- An Extended Hoek-BrownBased Anisotropic Constitutive Model for Fractured Crystalline Rock (BARIK)
- Operational Safety Analysis for ONDRAF/NIRA
- The SalVE Project – Intermediate Results
Sprache: Englisch
01.08.2023