GUTACHTEN - schaeferkalk.de · Gutachten vom 31. Januar 2018 Seite 2 von 12 Seiten Neuaufschluss...

14
X:\142xx\14284N1-Steinbruch Hengen Standsicherheit\BFM-Gutachten etc\14284N1G180131.docx Max-Planck-Ring 47 65205 Wiesbaden-Delkenheim Telefon 06122 95 62-0 Telefax 06122 95 62-34 info@bfm-wi.de www.bfm-wi.de Erd- und Grundbau Spezialtiefbau Fels- und Tunnelbau Deponie- und Dammbau Straßenbau Geothermie Umwelttechnik Altlastensanierung Gebäuderückbau Bodenmechanisches Labor Baugrunduntersuchungen Grundwasseruntersuchungen Geotechnische Messungen Altlastenerkundung Geotechnische Beratung Statische Berechnungen Objektplanung SiGe-Koordination Bauüberwachung Bauschadensanalysen zertifiziert nach DIN EN ISO 9001 GUTACHTEN Bauvorhaben: Neuaufschluss "Hengen" Gegenstand: Standsicherheitsbeurteilung der geplanten Steinbruchwände Auftraggeber: Schaefer Kalk GmbH & Co. KG Louise-Seher-Straße 6 65582 Diez Datum: 31. Januar 2018 Textseiten: 12 Anlagen: 2 Projektnummer: 5514-401/898-14284N1 (bei Schriftwechsel bitte angeben)

Transcript of GUTACHTEN - schaeferkalk.de · Gutachten vom 31. Januar 2018 Seite 2 von 12 Seiten Neuaufschluss...

Page 1: GUTACHTEN - schaeferkalk.de · Gutachten vom 31. Januar 2018 Seite 2 von 12 Seiten Neuaufschluss "Hengen", Standsicherheitsbeurteilung der geplanten Steinbruchwände X:\142xx\14284N1-Steinbruch

X:\142xx\14284N1-Steinbruch Hengen Standsicherheit\BFM-Gutachten etc\14284N1G180131.docx

Max-Planck-Ring 47 65205 Wiesbaden-Delkenheim Telefon 06122 95 62-0 Telefax 06122 95 62-34 [email protected] www.bfm-wi.de Erd- und Grundbau Spezialtiefbau Fels- und Tunnelbau Deponie- und Dammbau Straßenbau Geothermie Umwelttechnik Altlastensanierung Gebäuderückbau

Bodenmechanisches Labor Baugrunduntersuchungen Grundwasseruntersuchungen Geotechnische Messungen Altlastenerkundung Geotechnische Beratung Statische Berechnungen Objektplanung SiGe-Koordination Bauüberwachung Bauschadensanalysen

zertifiziert nach DIN EN ISO 9001

GUTACHTEN Bauvorhaben: Neuaufschluss "Hengen" Gegenstand: Standsicherheitsbeurteilung der geplanten

Steinbruchwände Auftraggeber: Schaefer Kalk GmbH & Co. KG Louise-Seher-Straße 6 65582 Diez Datum: 31. Januar 2018

Textseiten: 12

Anlagen: 2

Projektnummer: 5514-401/898-14284N1 (bei Schriftwechsel bitte angeben)

Page 2: GUTACHTEN - schaeferkalk.de · Gutachten vom 31. Januar 2018 Seite 2 von 12 Seiten Neuaufschluss "Hengen", Standsicherheitsbeurteilung der geplanten Steinbruchwände X:\142xx\14284N1-Steinbruch

Gutachten vom 31. Januar 2018 Seite 2 von 12 Seiten Neuaufschluss "Hengen", Standsicherheitsbeurteilung der geplanten Steinbruchwände

X:\142xx\14284N1-Steinbruch Hengen Standsicherheit\BFM-Gutachten etc\14284N1G180131.docx

I N H A L T S V E R Z E I C H N I S

1 Vorgang 3

2 Verwendete Unterlagen 4

3 Durchgeführte Untersuchungen 5

4 Ergebnisse 6

4.1 Allgemeine geologische Verhältnisse 6

4.2 Felstrennflächen 7

4.3 Standsicherheiten 8

4.3.1 Vorbemerkung 8

4.3.2 Standsicherheit der Steinbruchwände 10

5 Folgerungen und Empfehlungen 11

A N L A G E N V E R Z E I C H N I S

Anlage 1 Lageplan mit Isolinien- und Polpunktdigramm Steinbruch "Schneelsberg" Anlage 2 Lageplan mit Gefügediagrammen und kinematischer Analyse möglicher

Gleitkörperbildungen im Neuaufschluss "Hengen"

Page 3: GUTACHTEN - schaeferkalk.de · Gutachten vom 31. Januar 2018 Seite 2 von 12 Seiten Neuaufschluss "Hengen", Standsicherheitsbeurteilung der geplanten Steinbruchwände X:\142xx\14284N1-Steinbruch

Gutachten vom 31. Januar 2018 Seite 3 von 12 Seiten Neuaufschluss "Hengen", Standsicherheitsbeurteilung der geplanten Steinbruchwände

X:\142xx\14284N1-Steinbruch Hengen Standsicherheit\BFM-Gutachten etc\14284N1G180131.docx

1 Vorgang

Die Schaefer Kalk GmbH & Co. KG, Diez, plant für die langfristige Rohstoffsicherung einen

neuen Steinbruch auf dem Gebiet der Gemeinde Beselich und der Stadt Runkel im Land-

kreis Limburg-Weilburg nordöstlich des derzeit im Betrieb befindlichen Steinbruchs

Schneelsberg aufzuschließen.

Der geplante Neuaufschluss "Hengen" hat eine Längenausdehnung in Nord-Süd-Richtung

von maximal rd. 800 m und in der Breite, in Ost-West-Richtung, von maximal rd. 420 m.

Die Höhe der heutigen Geländeoberfläche liegt im geplanten Abbaubereich im Norden auf

rd. 260 m NN und im Süden auf rd. 230 m NN. Nach erfolgtem Abbau wird die tiefste Stein-

bruchsohle bei rd. 140 m NN liegen, danach ist eine Gesamtabbautiefe von maximal rd.

120 m geplant.

Bevor jedoch der abbauwürdige mitteldevonische Kalkstein erreicht werden kann, muss die

im geplanten Steinbruchbereich bis rd. 10 m, am südlichen Steinbruchrand örtlich auch mehr

als 30 m mächtige Überlagerung abgebaut werden.

Nach den uns vorliegenden Aufschlussergebnissen setzt sich das Deckgebirge im Wesentli-

chen aus schwach tonigen bis tonigen, schwach feinsandigen bis feinsandigen und teilweise

schwach kiesigen Schluffen, bei denen es sich von der Genese her um Lösslehm handelt,

zusammen, die bis zum Top des abbauwürdigen Kalksteins von schwach schluffigen bis

schluffigen, teilweise schwach sandigen und schwach kiesigen Tonen tertiären Alters unter-

lagert werden. Die Konsistenz der Lösslehme ist in den dokumentierten Erkundungsbohrun-

gen im bergfrischen Zustand mit weich, weich bis steif und steif, die der Tone mit steif bis

halbfest beurteilt worden.

Innerhalb des Tonpaketes wurden örtlich auch dünne Lagen aus sandigem, schluffigem Kies

aufgeschlossen.

Nach den uns zur Verfügung gestellten Unterlagen ist geplant, die Deckschichten unter einer

Böschungsneigung von 1 : 2 abzuböschen. Am Fuß der Deckschichten, auf der Oberkante

des Kalksteins, ist eine mindestens 4 m breite Berme vorgesehen.

Der Abbau des Kalksteins soll dann mit Bruchwandneigungen zwischen etwa 60° und 70°

durchgeführt werden.

Page 4: GUTACHTEN - schaeferkalk.de · Gutachten vom 31. Januar 2018 Seite 2 von 12 Seiten Neuaufschluss "Hengen", Standsicherheitsbeurteilung der geplanten Steinbruchwände X:\142xx\14284N1-Steinbruch

Gutachten vom 31. Januar 2018 Seite 4 von 12 Seiten Neuaufschluss "Hengen", Standsicherheitsbeurteilung der geplanten Steinbruchwände

X:\142xx\14284N1-Steinbruch Hengen Standsicherheit\BFM-Gutachten etc\14284N1G180131.docx

Um die Auswirkungen des Abbaus auf die Standsicherheit des Steinbruchumfelds einschät-

zen zu können, beauftragte die Firma Schaefer Kalk GmbH & Co. KG die Baugrundinstitut

Franke-Meißner und Partner GmbH, Wiesbaden-Delkenheim, mit einer Standsicherheitsbe-

urteilung für die im Kalkstein geplanten Steinbruchwände, wobei die Ergebnisse der im

Steinbruch "Schneelsberg" durchgeführten ingenieurgeologisch-felsmechanischen Gefüge-

aufnahme zugrunde gelegt wurden.

2 Verwendete Unterlagen

2.1 Geologische Unterlagen

[1] HENTSCHEL, H. & THEWS, J.-D. (1979): Geologische Karte von Hessen, Blatt 5514 Hadamar, mit zugehörigen Erläuterungen, Hrsg. Hessisches Landesamt für Bodenfor-schung, Wiesbaden.

2.2 Literatur

[2] HOEK, E. & BRAY, J.W. (1981): Rock slope engineering, revised 3rd edition, Institute of Mining and Metallurgy, London.

[3] GIANI, G.P. (1992): Rock slope stability analysis, Balkema (Rotterdam / Brookfield). [4] WYLLIE, D. C. & MAH, C. W. (2004): Rock Siope Engineering, Civil and Mining, 4th Edi-

tion; 431 pp, Spon Press (London and New York). [5] Grundbautaschenbuch, Teil 1 bis 3, 7. Auflage, Verlag Ernst & Sohn, Aus-

gabe 2008 / 2009. [6] LAMA, R.D. & VUTUKURI, V.S. (1978): Handbook on mechanical properties of rocks,

Vol. II, Transtech Publications, Clausthal-Zellerfeld. [7] READ, J. & STACEY, P. (2009) - Guidelines for Open Pit Slope Design, Leiden (NL). [8] PRIEST, S.D. (1993): Discontinuity Analysis for Rock Engineering.- XIX + 473 S.,

Chapman & Hall, London. [9] JOHN, K.W. & DEUTSCH, R. (1974): Die Anwendung der Lagenkugel in der Geotechnik.-

Festschrift Leopold Müller, Salzburg:137 – 159; Karlsruhe. [10] MÜLLER-SALZBURG, L. (1963): Der Felsbau, 1. Band, Theoretischer Teil, Felsbau über

Tage.- 1-624, Ferdinand-Enke-Verlag.

Page 5: GUTACHTEN - schaeferkalk.de · Gutachten vom 31. Januar 2018 Seite 2 von 12 Seiten Neuaufschluss "Hengen", Standsicherheitsbeurteilung der geplanten Steinbruchwände X:\142xx\14284N1-Steinbruch

Gutachten vom 31. Januar 2018 Seite 5 von 12 Seiten Neuaufschluss "Hengen", Standsicherheitsbeurteilung der geplanten Steinbruchwände

X:\142xx\14284N1-Steinbruch Hengen Standsicherheit\BFM-Gutachten etc\14284N1G180131.docx

[11] WITTKE, W. (1984): Felsmechanik – Grundlagen für wirtschaftliches Bauen im Fels.- 1050 S., Springer-Verlag.

2.3 Planungsunterlagen

Von der Schaefer Kalk GmbH & Co. KG wurden uns folgende Unterlagen übergeben:

[12] Protokoll der Besprechung am 15.09.2016 zum geplanten Steinbruch Hengen, Regie-rungspräsidium Gießen.

[13] Planunterlagen zum Aufschluss des Steinbruchs und der Errichtung der Abraumhalde Hengen (Pläne, Luftbilder, Schnitte) als pdf-Dateien, November 2016.

[14] Tagebauzuschnitt Neuaufschluss "Hengen", Planungsstand 2018, Lageplan und Schnitte als dwg-Datei, erhalten am 24.01.2017 per E-Mail.

3 Durchgeführte Untersuchungen

Die im Steinbruch Schneelsberg mit dem Gefügekompass eingemessenen Felstrennflächen

wurden unter Verwendung der stereografischen Projektion (flächentreue Polar-Projektion,

sog. Schmidt'sches Netz) statistisch ausgewertet und die Verteilung der eingemessenen

Felstrennflächen als Isoliniendiagramm in der unteren Lagenkugel und als Polpunktdia-

gramme dargestellt (Anlage 1).

Die daraus ermittelten Schwerpunktflächen (mittlere Raumlage) der Felstrennflächenscharen

sind in Form von Großkreisdarstellungen unter Einbeziehung der geplanten Steinbruch-

wände - in den Gefügediagrammen jeweils als blauer Großkreis dargestellt - in der Anlage 2

für die Hauptböschungsrichtungen des Neuaufschlusses "Hengen " dargestellt.

Unter Verwendung der vorhandenen Gefügedaten wurden zur Beurteilung der Standsicher-

heit der geplanten Steinbruchwände die Kluftkörper, die sich durch die Raumstellung einzel-

ner Felstrennflächen (ebenes Gleiten) bzw. durch die Kombination von Felstrennflächen

ergeben können (räumliches Gleiten durch Keilbildung) hinsichtlich ihrer rechnerischen

Sicherheit gegen Herausgleiten aus der jeweiligen Steinbruchwand untersucht. Die Ergeb-

nisse der kinematischen Analyse sind auch der Anlage 2 zu entnehmen.

Page 6: GUTACHTEN - schaeferkalk.de · Gutachten vom 31. Januar 2018 Seite 2 von 12 Seiten Neuaufschluss "Hengen", Standsicherheitsbeurteilung der geplanten Steinbruchwände X:\142xx\14284N1-Steinbruch

Gutachten vom 31. Januar 2018 Seite 6 von 12 Seiten Neuaufschluss "Hengen", Standsicherheitsbeurteilung der geplanten Steinbruchwände

X:\142xx\14284N1-Steinbruch Hengen Standsicherheit\BFM-Gutachten etc\14284N1G180131.docx

4 Ergebnisse

4.1 Allgemeine geologische Verhältnisse

Der von der Schaefer Kalk GmbH & Co. KG am Werksstandort Steeden in Betrieb befindli-

che Steinbruch "Schneelsberg" sowie der projektierte Neuaufschluss "Hengen" liegen nach

[1] im Massenkalkzug Dietkirchen-Schupbach, der dem Hadamarer Mitteldevonzug angehört

und innerhalb der westlichen Lahnmulde liegt.

Die dort aufgeschlossenen Kalksteine werden stratigraphisch dem Mitteldevon (Givet-Stufe)

zugeordnet.

Bei den Kalksteinen handelt es sich um sogenannte chemisch-biogene Sedimente, die sich

in der näheren Umgebung eines zum Ablagerungszeitraum hier vorhandenen Riffes gebildet

haben. In dem mitteldevonischen Massenkalk sind bereichsweise auch Metavulkaniklastite

eingelagert, die unter dem Begriff "Schalstein" aus der Bergmannssprache bekannt sind, und

bei denen es sich um schwach metamorph überprägte Pyroklastika (Lapillituffe, Aschentuffe

und pyroklastische Breccien) handelt.

Zudem kommen in dem Kalksteinkomplex auch Dolomitisierungszonen vor, die durch die

Zufuhr von magnesiumhaltigen Lösungen unter Verdrängung von Kalzium entstanden. Die

Dolomitisierung erfolgte dabei zumeist entlang von Kluftsystemen und Störungen.

Während der varistischen Gebirgsbildung wurden die zuvor beschriebenen Kalksteine von

einer NW/SE-gerichteten Deformationsphase betroffen, wodurch die ehemals horizontal ge-

lagerten Schichten aufgerichtet und in Falten unterschiedlicher Größe gelegt wurden. Im

Zuge dieser Faltungsphase bzw. tektonischen Beanspruchung entstanden neben den

Trennflächen der Schichtung – die auf einen Materialwechsel während der Sedimentation

beruht – durch Überschreitung der Gesteinsfestigkeit Felstrennflächen, bei denen es sich um

Klüfte, Schieferungsfugen oder Störungstrennflächen handeln kann.

Aufgrund der Zerlegung des Gebirges durch Schicht-, Kluft- und Störungstrennflächen kann

bei der Beurteilung der Standsicherheit deshalb nicht - wie bei Lockergesteinen üblich - die

Kontinuumsmechanik angewendet werden, sondern es ist unter Berücksichtigung von Aus-

bildung und Raumstellung der Trennflächen eine Standsicherheitsbetrachtung unter Beach-

tung des Diskontinuums erforderlich.

Page 7: GUTACHTEN - schaeferkalk.de · Gutachten vom 31. Januar 2018 Seite 2 von 12 Seiten Neuaufschluss "Hengen", Standsicherheitsbeurteilung der geplanten Steinbruchwände X:\142xx\14284N1-Steinbruch

Gutachten vom 31. Januar 2018 Seite 7 von 12 Seiten Neuaufschluss "Hengen", Standsicherheitsbeurteilung der geplanten Steinbruchwände

X:\142xx\14284N1-Steinbruch Hengen Standsicherheit\BFM-Gutachten etc\14284N1G180131.docx

Das mitteldevonische Kalksteingebirge wird nach den Ergebnissen der vorliegenden Erkun-

dungsbohrungen – wie bereits zuvor beschrieben - von einer örtlich bis über 30 m mächtigen

Lockergesteinsdecke überlagert, wobei die Grenze zwischen Kalkstein- und Lockergesteins-

decke entsprechend dem unterschiedlichen Angriffsgrad der in geologischen Zeiträumen

stattgefundenen Verwitterung durch Karststrukturen geprägt ist.

Bei der Überlagerung handelt es sich – wie eingangs beschrieben - um überwiegend bindig

ausgeprägtes Lockermaterial quartären und tertiären Alter mit unterschiedlichen Anteilen an

kiesigen Beimengungen.

Die seit der Gebirgsbildung insbesondere im Zeitalter des Mesozoikums und Tertiärs abge-

laufene intensive tropische Verwitterung zeigt sich innerhalb des im Abbau befindlichen

Steinbruchs "Schneelsberg", wo die Oberfläche des Kalksteins als Kegelkarst ausgebildet

ist. Die von der ehemaligen Kalksteinoberfläche einige Meter bis Dezimeter in den Kalkstein

hineinreichenden Karstschlotten sind heute mit lehmigem Material gefüllt.

In den Kalksteinwänden des im Abbau befindlichen Steinbruchs "Schneelsberg" sind zudem

lokal auch Verwitterungsstrukturen in Form von Kluftkarst bzw. kleineren Karsthöhlen vor-

handen, die an Großklüfte bzw. Gebirgsbereiche mit höherem Zerklüftungs- bzw. Durchtren-

nungsgrad gebunden sind. Hier ist dann eine auffällige Braunfärbung des Kalksteins inner-

halb der ansonsten überwiegend blaugrau gefärbten Steinbruchwände zu erkennen.

Die von Verkarstung betroffenen Gebirgsbereiche stellen dabei auch Zonen mit höherer

Wasserdurchlässigkeit dar.

4.2 Felstrennflächen

Im Zuge der Gebirgsbildung entstanden - wie bereits im vorangegangenen Abschnitt be-

schrieben – infolge der tektonischen Beanspruchung des Gebirges weitere Felstrennflächen,

die gewissen Regelmäßigkeiten folgen.

Zudem sind in dem hier zu betrachteten Gebirgsbereich auch Schichtrennflächen vorhanden,

die hinsichtlich ihrer Ausbildung bereichsweise die am strengsten eingeregelten Trennflä-

chen darstellen.

Nach der statistischen Auswertung der im Steinbruch Schneelsberg eingemessenen Gefü-

gedaten fällt die Schichtung entsprechend der Lage innerhalb der Muldenstruktur mit Fall-

winkeln von im Mittel zwischen 19° und 42° nach Nordosten (Einfallsrichtung / Einfallen ss1

062° / 19°), Norden (ss2 002° / 37°) und Westnordwest (ss3 295° / 42°) ein.

Page 8: GUTACHTEN - schaeferkalk.de · Gutachten vom 31. Januar 2018 Seite 2 von 12 Seiten Neuaufschluss "Hengen", Standsicherheitsbeurteilung der geplanten Steinbruchwände X:\142xx\14284N1-Steinbruch

Gutachten vom 31. Januar 2018 Seite 8 von 12 Seiten Neuaufschluss "Hengen", Standsicherheitsbeurteilung der geplanten Steinbruchwände

X:\142xx\14284N1-Steinbruch Hengen Standsicherheit\BFM-Gutachten etc\14284N1G180131.docx

Die Schichtverbiegungen mit einer nach Nordost abtauchenden Faltenachse sind vermutlich

nicht allein auf die Faltungsphase zurückzuführen sondern auch durch tektonische Störungs-

zonen ausgestaltet worden.

Weitere Trennflächen, die ein weniger streng geregeltes Gefüge aufweisen, sind die Kluft-

gruppen kQ bis kL.

Bei der Kluftgruppe kQ handelt es sich, bezogen auf den Faltenbau, um Querklüfte, die in

der Regel einen hohen Durchtrennungsgrad aufweisen.

Die Kluftgruppe kQ hat die Gefügekoordinaten 241° / 89°, d. h. diese Klüfte stehen überwie-

gend saiger und streichen Südsüdost - Nordnordwest.

Bei der Kluftgruppe kL handelt es sich, bezogen auf den Faltenbau, um Längsklüfte, wo-

bei aber auch eine Genese als Schieferungsfugen in der Hauptschubspannungsebene im

Verlauf der Gebirgsbildung z.T. nicht ausgeschlossen werden kann. Die Kluftflächen der

Kluftgruppe kL, die im Zuge der Gebirgsfaltung mitrotiert wurden, fallen entsprechend der

Lage innerhalb der Muldenstruktur mit Fallwinkeln zwischen 66° und 79° nach Südost (kL1

130° / 66°) bzw. nach Nordwest (kL2 319° / 79°) ein. Neben den zuvor beschriebenen Felstrennflächenrichtungen wurden in den untersuchten

Aufschlüssen noch weitere Felstrennflächen eingemessen, die jedoch nur in geringer Anzahl

vorliegen und aufgrund ihrer räumlichen Erstreckung und ihrer Raumstellung zu den ge-

planten Steinbruchwänden als mechanisch unbedeutend einzustufen sind und deshalb nicht

weiter beschrieben werden.

4.3 Standsicherheiten

4.3.1 Vorbemerkung

Im geschichteten / geschieferten und geklüfteten Festgestein wird die Standsicherheit einer

gegebenen Böschung weitgehend vom Trennflächengefüge, der Gesteinsausbildung und der

Wasserführung des Gebirges bestimmt. Für die Standsicherheit einer Böschung ist dabei

Page 9: GUTACHTEN - schaeferkalk.de · Gutachten vom 31. Januar 2018 Seite 2 von 12 Seiten Neuaufschluss "Hengen", Standsicherheitsbeurteilung der geplanten Steinbruchwände X:\142xx\14284N1-Steinbruch

Gutachten vom 31. Januar 2018 Seite 9 von 12 Seiten Neuaufschluss "Hengen", Standsicherheitsbeurteilung der geplanten Steinbruchwände

X:\142xx\14284N1-Steinbruch Hengen Standsicherheit\BFM-Gutachten etc\14284N1G180131.docx

entscheidend, ob die Trennflächen aufgrund ihrer Stellung zur Böschung mechanisch wirk-

sam werden können oder nicht.

Nach HOEK & BRAY (1981) [2] können Stabilitätsprobleme in Felsböschungen auftreten,

wenn

• ein gleichmäßiges Trennflächenmuster ohne bevorzugte Orientierung vorliegt

(Lockergesteinscharakter) oder

• Trennflächen böschungsparallel verlaufen und flacher als die Böschung einfallen

(ebenes Gleiten) oder

• Trennflächenverschneidungen vorhanden sind, deren Achsen flacher als die Bö-

schung geneigt sind (räumliches Gleiten).

Darüber hinaus können Kipp- und Knickprobleme in Felsböschungen mit steilstehenden,

vollkommen durchtrennten Trennflächen auftreten. Beim Kippen handelt es sich um eine

Rotation von Felsblöcken um einen Punkt in ihrer Aufstandsfläche. Beim Fall des Versagens

durch Knicken kommt es zum Bruch steilstehender, meist dünner Felsplatten durch zu hohe

Normalkraftbeanspruchung parallel der Trennflächenebene, meist im Zusammenhang mit

Kluftwasser- und Frostdruck.

Auf der Grundlage der durchgeführten Felstrennflächenanalyse, nach der im wesentlichen –

neben der Schichtung – zwei Felstrennflächengruppen unterschieden werden können (siehe

hierzu Anlage 2), wurden deshalb – auf der sicheren Seite liegend – unter Nichtberücksichti-

gung der auf den Felstrennflächen noch vorhandenen Materialbrücken (Kohäsion) die mögli-

chen Kombinationen der Felstrennflächengruppen rechnerisch untersucht, die zu Gleitbewe-

gungen von Felskörpern aus den Steinbruchwänden führen können.

In den durchgeführten Berechnungen wurde die Wichte des Kalksteins mit γ = 27 kN/m3 so-

wie ein Reibungswinkel auf den Felstrennflächen von ϕ = 35° in Ansatz gebracht.

Page 10: GUTACHTEN - schaeferkalk.de · Gutachten vom 31. Januar 2018 Seite 2 von 12 Seiten Neuaufschluss "Hengen", Standsicherheitsbeurteilung der geplanten Steinbruchwände X:\142xx\14284N1-Steinbruch

Gutachten vom 31. Januar 2018 Seite 10 von 12 Seiten Neuaufschluss "Hengen", Standsicherheitsbeurteilung der geplanten Steinbruchwände

X:\142xx\14284N1-Steinbruch Hengen Standsicherheit\BFM-Gutachten etc\14284N1G180131.docx

Bergwasser wurde bei den Berechnungen nicht berücksichtigt, da durch die im Zuge des

Abbaus vorgenommene Grundwasserabsenkung die standsicherheitsrelevanten Abbaubö-

schungen in jedem Fall oberhalb der abgesenkten Bergwasseroberfläche liegen werden.

Das Verformungsverhalten des Kalksteins beim Abbau wurde nicht weiter untersucht, da die

von uns überschlägig durchgeführten Berechnungen ergaben, dass aufgrund des hohen

Elastizitätsmoduls des Kalksteins keine nennenswerten Verformungen durch abbaubedingte

Entlastung bzw. Spannungsumlagerungen auftreten werden.

4.3.2 Standsicherheit der Steinbruchwände

Wie aus den Gefügediagrammen (Großkreisdiagramme) der Anlage 2 hervorgeht, können

die nordöstlichen, ostnordöstlichen, südöstlichen und südwestlichen sowie der nörd-liche Bereich der westlichen Steinbruchwände (siehe hierzu Anlage 2) entsprechend der

Planung mit Bruchwandneigungen von β = 70° angelegt werden, da dort die Quer- und

Längsklufte vermutlich senkrecht zum Verlauf der Steinbruchwände streichen bzw. steiler als

die Steinbruchwände einfallen und somit nicht standsicherheitsrelevant sind.

Mögliche Kombinationen zwischen den Kluftgruppen und der Schichtung sind in den o.g.

Steinbruchbereichen ebenfalls nicht standsicherheitsrelevant, da aufgrund des flachen Ein-

fallens der Verschneidungslineare eine ausreichende Standsicherheit gegeben ist.

In der NW-Bruchwand und im südlichen Bereich der W-Bruchwand sind als standsicher-

heitsrelevante Trennflächen die Trennflächen der Längsklüftung kL1 vorhanden, die nahezu

parallel zu den geplanten Steinbruchwänden streichen und – wie in Abschnitt 4.2 beschrie-

ben – im Mittel unter 66° in Richtung SE und somit flacher als die geplante Bruchwandnei-

gung von 70° einfallen.

Zur Vermeidung von Gleitkeilbildungen (ebenes und räumliches Gleiten) wird daher emp-

fohlen, die NW- und den südlichen Abschnitt der W-Bruchwand unter einem Neigungs-

winkel von β ≤ 60° anzulegen, da sich bei steileren Bruchwandneigungen zwangsläufig

Gleitkörper ergeben, die nicht standsicher sind - nach dem Globalsicherheitskonzept liegt die

rechnerische Standsicherheit in der NW-Bruchwand bei η = 0,49 bzw. in der W-Bruchwand –

Bereich Süd – bei η = 0,31.

Page 11: GUTACHTEN - schaeferkalk.de · Gutachten vom 31. Januar 2018 Seite 2 von 12 Seiten Neuaufschluss "Hengen", Standsicherheitsbeurteilung der geplanten Steinbruchwände X:\142xx\14284N1-Steinbruch

Gutachten vom 31. Januar 2018 Seite 11 von 12 Seiten Neuaufschluss "Hengen", Standsicherheitsbeurteilung der geplanten Steinbruchwände

X:\142xx\14284N1-Steinbruch Hengen Standsicherheit\BFM-Gutachten etc\14284N1G180131.docx

In der E-Bruchwand ergeben sich nach den Ergebnissen der Felstrennflächenanalyse Kluft-

körper, die entlang der Schichtung ss3 (295° / 42°) und der Kluftgruppe kQ (241° / 89°) in

Richtung Nordwesten (330° / 36°) sowie entlang der Verschneidung zwischen den Schicht-

flächen ss2 (002° / 37°) und ss3 (295° / 42°) in Richtung Nordwesten (336° / 34°) abgleiten

können und deren Standsicherheit unter Ansatz des o. g. Reibungswinkels, ohne Berück-

sichtigung einer auf den Trennflächen (Materialbrücken) nicht sicher vorhandenen Kohäsion,

zu η = 0,78 ermittelt wurden.

Zur Vermeidung einer Gleitkeilbildung wird daher empfohlen, die E-Bruchwand ebenfalls

unter einem Neigungswinkel von β ≤ 60° anzulegen.

5 Folgerungen und Empfehlungen

Anhand der Ergebnisse der durchgeführten Gefügeanalysen ist eine Gefährdung der Stein-

bruchwände durch die Wände unterschneidende Gleitflächen bzw. sich aus Trennflächen-

kombinationen bildende Gleitkeile nicht zu erwarten, wenn die in Abschnitt 4.3.2 empfohle-

nen Bruchwandneigungen eingehalten werden.

Eine mögliche Beeinträchtigung der Standsicherheit der Steinbruchwände kann darüber hin-

aus von Karsthohlräumen ausgehen, deren Prognose jedoch hinsichtlich ihres Auftretens im

Zuge einer Standsicherheitsbeurteilung nicht möglich ist. Sollten beim Kalksteinabbau

größere, standsicherheitsrelevante Karsthohlräume angetroffen werden, müssen zusätzliche

Standsicherheitsuntersuchungen durchgeführt und ggf. das Gebirge ertüchtigende Maßnah-

men in Angriff genommen werden.

Es wird empfohlen im Zuge des Abbaus parallel zu den einzelnen Abbauschritten das Fels-

trennflächengefüge ingenieurgeologisch aufzunehmen, um so Variationen im Trennflächen-

gefüge, die möglicherweise mit dem Abbau aufgeschlossen werden, zu erfassen und für

folgende Abbauschritte ggf. berücksichtigen zu können.

In der Lockergesteinsdecke (Abraum) können bei dem vorgesehenen Böschungswinkel in

Abhängigkeit von vorangegangenen Niederschlägen flache Rutschungen, sog. Hautrut-

schungen, grundsätzlich nicht ausgeschlossen werden, die ggf. die Beräumung der oberen

Page 12: GUTACHTEN - schaeferkalk.de · Gutachten vom 31. Januar 2018 Seite 2 von 12 Seiten Neuaufschluss "Hengen", Standsicherheitsbeurteilung der geplanten Steinbruchwände X:\142xx\14284N1-Steinbruch

Gutachten vom 31 . Januar 2018 Seite 12 von 12 Seiten Neuaufschluss "Hengen", Standsicherheitsbeurteilung der geplanten Steinbruchwände

Berme erforderlich machen. Sollten solche Rutschungen auftreten, sind sie jedoch nur für

den Abbaubetrieb relevant.

Eine Beeinträchtigung bzw. Gefährdung des Geländes außerhalb der geplanten Steinbruch­

grenzen kann bei Einhaltung der vorgenannten Bruchwandneigungen und sofern keine gra­

vierenden Abweichungen im Gebirgsaufbau gegenüber den an den Steinbruchwänden im

Steinbruch Schneelsberg gewonnenen Erkenntnissen auftreten, ausgeschlossen werden.

) :~~leben

X:\ 142xx\ 14284N 1 ·Steinbruch Hengen Standsicherhei1\BFM-Gu1ach1en etc\ 14284N 1G180131 .docx

ppa. gez.

Dipl.-Ing. Dipl.-Geol. J. Scherschel

Page 13: GUTACHTEN - schaeferkalk.de · Gutachten vom 31. Januar 2018 Seite 2 von 12 Seiten Neuaufschluss "Hengen", Standsicherheitsbeurteilung der geplanten Steinbruchwände X:\142xx\14284N1-Steinbruch

Wsp Max 224

RückhaltebeckenStraßenentwässerung

Scheitelpunkt der

Straßenentwässerung

AbkippstelleAbraum & Unverwertbares

Aussichtspunkt7m hoch

Wall

3m ho

ch

Hier muss die gesamte Hecke (1.000m²)entfernt und neu gepflanzt werden

1.200 m² Wald müssen wegen derneuen Böschung entfernt werden

Hier kö

nnte

noch

ein

Sicht

schu

tzwall

hin

(3m h

och u

nd 8

m breit

)

Ursprü

nglic

he H

ecke

nbrei

te 6 m

, dav

on m

üsse

n 3m (8

00m² )

entfe

rnt w

erde

n

N

S

EW

N

Sa31.01.18

geprüftbearb.Datum

1:5000

Name

Dabearbeitet

geprüft

Anlage

Datum

31.01.18

Maßstab

1

Neuaufschluss Hengen

5514-401/898-14284 N1

Max-Planck-Ring 47

31.01.2018

Auftrag-Nr.:

Gutachten vom:

BAUGRUNDINSTITUTFranke-Meißner und Partner GmbH

Telefon:06122/9562-0 Telefax:06122/9562-3465205 Wiesbaden-Delkenheim

BAUVORHABENAUFTRAGGEBER

65582 DiezLouise-Seher-Straße 6Schaefer Kalk GmbH & Co. KG

eMail: [email protected]

Dieser Plan ist für Baugrundinstitut Franke-Meißner und Partner GmbH urheberrechtlich geschützt

1428

4N1G

1X1.

dwg

GefügediagrammSteinbruch Schneelsberg

(untere Lagenkugel, winkeltreue Polar-Projektion)

Neuaufschluss Hengen

Steinbruch Schneelsberg

Steinbruch SchneelsbergLageplan mit Isolinien- und Polpunktdiagramm

Page 14: GUTACHTEN - schaeferkalk.de · Gutachten vom 31. Januar 2018 Seite 2 von 12 Seiten Neuaufschluss "Hengen", Standsicherheitsbeurteilung der geplanten Steinbruchwände X:\142xx\14284N1-Steinbruch

N

S

EW

L2

L1

ss3

ss2

ss1

kL2

kL1kQ

ENE-Bruchwand

Gleitrichtung Sicherheit Bemerkung

L1 ss3 / kL2 234°/24° 3,76L2 ss3 / kL1 216°/10° 6,85

Verschneidungslinear

N

S

EW

L1

L2

ss3

ss2

ss1

kL2

kL1kQ

NE-Bruchwand

Gleitrichtung Sicherheit Bemerkung

L1 ss3 / kL1 216°/10° 6,85L2 ss3 / kL2 234°/24° 3,76

Verschneidungslinear

N

S

EW

L1

L2

L5L4L3

ss3

ss2

ss1

kL2

kL1kQ

E-Bruchwand

Gleitrichtung Sicherheit Bemerkung

L1 ss3 / kL1 216°/10° 6,85L2 ss3 / kL2 234°/24° 3,76L3 ss3 / kQ 330°/36° 0,78 Gleiten auf ss3L4 ss2 / kQ 330°/33° 1,50L5 ss2 / ss3 336°/34° 0,78 Gleiten auf ss3

Verschneidungslinear

N

S

EW

ss3

ss2

ss1

kL2

kL1kQ

L2L3L1

L4SE-Bruchwand

Gleitrichtung Sicherheit Bemerkung

L1 ss2 / kQ 330°/33° 1,50L2 ss2 / ss3 336°/34° 1,10L3 kQ / ss2 330°/36° 1,45L4 ss1/ ss3 011°/12° 3,55

Verschneidungslinear

N

S

EW

W-Bruchwand(Bereich Nord)

ss3

ss2

ss1

kL2kL1

kQ

L1

L4

L3L2L5

L6

L7

L4

Gleitrichtung Sicherheit Bemerkung

L1 ss1 / ss3 011°/12° 3,55L2 ss1 / kL2 045°/18° 2,29L3 ss1 / kL1 048°/19° 2,36L4 ss1 / ss2 065°/19° 2,03 Gleiten auf ss1L5 ss2 / kL2 042°730° 2,06L6 ss2 / kL1 052°/26° 1,98L7 kL1 / kL2 047°/12° 9,50

Verschneidungslinear

N

S

EW

L1

L4

L3

L2L5 L6

L7

ss3

ss2

ss1

kL2

kL1kQ

NW-Bruchwand

Gleitrichtung Sicherheit Bemerkung

L1 kQ / kL1 153°/64° 0,31 Gleiten auf kL1L2 ss2 / kL2 043°/30° 2,06L3 ss2 / kL1 052°/26° 1,98L4 ss2/ ss3 065°/19° 2,15L5 ss1 / kL2 045°/18° 2,03L6 kL1 / kL2 046°/14° 9,16L7 ss1 / kL1 049°/19° 10,75 Gleiten auf ss1

Verschneidungslinear

N

S

EW

W-Bruchwand(Bereich Süd)

ss3

ss2

ss1

kL2

kL1

kQ

L1

L3

L2

Gleitrichtung Sicherheit Bemerkung

L1 kQ / kL1 153°/64° 0,49 Gleiten auf kL1L2 ss3 / kL1 216°/10° 6,85L3 ss1 / ss2 065°/19° 2,15

Verschneidungslinear

N

S

EW

ss3

ss2

ss1

kL2

kL1kQ

L4

L3L2L5

L6

L7

L1

L4

SW-Bruchwand

Gleitrichtung Sicherheit Bemerkung

L1 ss1 / ss3 011°/12° 3,55L2 ss1 / kL2 045°/18° 2,29L3 ss1 / kL1 048°/19° 2,36L4 ss1 / ss2 065°/19° 2,03 Gleiten auf ss1L5 ss2 / kL2 042°730° 2,06L6 ss2 / kL1 052°/26° 1,98L7 kL1 / kL2 047°/12° 9,50

Verschneidungslinear

Bruchwand

kQ - kL...

ss...

mittlere Raumlagen der Kluftflächendargestellt durch Großkreise

dargestellt durch Großkreisemittlere Raumlagen der Schichtflächen

b ≤ 60° empfohlene Bruchwandneigungb ≤ 70°

Fallrichtung Fallwinkel

ss1 062 19ss2 002 37ss3 295 42kQ 241 89

Felstrennflächen

Schwerpunktflächen(Mittelwerte der Felstrennflächengruppen)

kL1 130 66kL2 319 79

Berechnung der Standsicherheit für den Versagensfall des ebenen und räumlichen Gleitens, ohne Berücksichtigungder Kohäsion und des Kluftwasserdruckes.Lösungsansatz nach HOEK & BRAY (1981)Reibungswinkel (Restreibungswinkel für Trennflächen) nach HOEK & BRAY (1981) und LAMA & VUTUKURI (1978)

N

S

EW

ss3

ss2

ss1

kL2

kL1kQ

N

Sa31.01.18

geprüftbearb.Datum

1:2000

Name

Dabearbeitet

geprüft

Anlage

Datum

31.01.18

Maßstab

2

Neuaufschluss Hengen

5514-401/898-14284 N1

Max-Planck-Ring 47

31.01.2018

Auftrag-Nr.:

Gutachten vom:

Neuaufschluss Hengen

BAUGRUNDINSTITUTFranke-Meißner und Partner GmbH

Telefon:06122/9562-0 Telefax:06122/9562-3465205 Wiesbaden-Delkenheim

BAUVORHABENAUFTRAGGEBER

65582 DiezLouise-Seher-Straße 6Schaefer Kalk GmbH & Co. KG

eMail: [email protected]

Dieser Plan ist für Baugrundinstitut Franke-Meißner und Partner GmbH urheberrechtlich geschützt

1428

4N1G

1X2.

dwg

kinematischer Analyse möglicher GleitkörperbildungenLageplan mit Gefügediagrammen und