Kontinuum und Diskontinuum

Die Eigenschaften des Salzgebirges können oft auf kontinuumsmechanischer Basis beschrieben werden. Es handelt sich dabei aber grundsätzlich um ein polykristallines Material, welches vielfach von Trennflächen (z.B. lithologische Schichtflächen, Tonlagen etc.) durchzogen ist. Das mechanische und hydraulische Verhalten wird in vielen Fällen wesentlich von den Trennflächen bestimmt:

• Bruchereignisse, von Firstfällen über Tagesbrüche bis zu Gebirgsschlägen, sind grundsätzlich diskontinuierliche Prozesse, bei denen das Gebirgskontinuum aufgebrochen wird und große Verformungen entlang von Schicht- oder Bruchflächen auftreten.
• Fluide können sich im ungeschädigten Steinsalz nur entlang der Korngrenzen ausbreiten, falls der Fluiddruck die jeweilige Normalspannung überschreitet. Die Perkolationsschwelle und auch die Ausbreitungsrichtung werden dann vom Spannungszustand im Gebirge bestimmt. Dieser Prozess kann in kontinuumsmechanischen Betrachtungen konservativ durch das Minimalspannungskriterium abgedeckt werden.
  Im Gegenzug senkt der Fluiddruck auf Schichtflächen die effektive Spannung und setzt damit die Scherfestigkeit herab.

Statische und dynamische Lastsituationen und hydraulische Fragestellungen können je nach Erfordernis im Kontinuum oder im Diskontinuum betrachtet werden.

	Brazilian Test im gesteinsmechanischen Labor des IfG.		Brazilian Test nachgerechnet mittels kontinuumsmechanischem Ansatz.

Im Gegensatz zur klassischen kontinuumsmechanischen Betrachtung bewerten wir z.B. die Barriereintegrität (VSG, KOSINA, Minkley, Mühlbauer, Lüdeling, 2016) in der Diskontinuumsmodellierung nicht makroskopisch, aus der minimalen Hauptspannung bzw. Schädigungsparametern, sondern direkt aus dem Netzwerk verbundener Wegsamkeiten.

Bei solchen sogenannten Perkolationsrechnungen (Knauth, 2018) erfolgt die explizite Untersuchung von möglichen Fluidwegsamkeiten entlang von Korngrenzen in polykristallinen Materialien wie Steinsalz oder in geklüftetem Gestein. So kann die Richtungsabhängigkeit der Wegsamkeiten berücksichtigt werden. Im Modell wird dazu das Gebirge aus diskreten Blöcken zusammengesetzt, zwischen denen Trennflächen existieren.