Wide‐area hydrogeological modelling for the Brenner Base Tunnel / Großflächige hydrogeologische Modellierung für den Brenner Basistunnel
Authors: Weifner Tassilo , Bergmeister Konrad , Ziegler Hans‐Jakob 
Published: April 2014

The planned tunnel alignment of the Brenner Base Tunnel crosses the aquifer of the Hochstegen marble between the Valsertal and Pfitschtal valleys. Due to the great importance of this aquifer for the water balance of the affected gullies, a 2D model was produced of the groundwater flow system. The intention of the 2D model was on one hand to gain information about the effects of the lowering of the groundwater table by the draining effect of the tunnel holes. Another intention of the model was to investigate whether the lowering of the groundwater table could be kept to a small and acceptable extent through a suitable grouting campaign and thus keep the influence on the groundwater balance in the model area small.

Starting with the experience gained with grouting during the construction of the Lötschberg and the Gotthard Base Tunnels, which had been able to considerably reduce the permeability in the area around the tunnel bores, calculations were performed with the finite difference program Modflow, in which the effect of a grouted ring around the tunnel holes was investigated in detail. With the calculations, it was possible to demonstrate that the lowering of the groundwater table in the vicinity of the aquifer of the Hochstegen marble can be reduced to a small, acceptable extent. The article deals with the model, the hydraulic parameters, the values from experience for grouting measures or their effects on the modelling parameters and describes in detail the knowledge gained.

Die geplante Tunneltrasse des Brenner Basistunnels quert zwischen dem Valser‐ und Pfitschtal den Aquifer des Hochstegenmarmors. Aufgrund der hohen Bedeutung dieses Aquifers für den Wasserhaushalt der betroffenen Gerinne wurde ein 2D‐Modell des Grundwasserfließsystems angefertigt. Ziel des 2D‐Modells war es einerseits, Erkenntnisse über die Auswirkungen einer Grundwasserabsenkung durch die Dränagewirkung der Tunnelröhren zu gewinnen. Eine weitere Zielsetzung der Modellierung bestand darin, zu untersuchen, ob durch geeignete Injektionsmaßnahmen rund um die Tunnelröhren die Absenkung des Grundwasserspiegels auf ein geringes, vertretbares Maß reduziert und somit die Beeinflussung des Grundwasserhaushalts im Modellgebiet gering gehalten werden kann.

Aufbauend auf den Erfahrungen bei Injektionen beim Bau des Lötschberg bzw. des Gotthard Basistunnels, mit denen die Durchlässigkeit im Bereich rund um die Tunnelröhren erheblich herabgesetzt werden konnte, wurden Berechnungen mit dem Finite Differenzen Programm Modflow durchgeführt, in denen die Wirkung eines Injektionsrings rund um die Tunnelröhren eingehend untersucht wurde. Mit den Berechnungen konnte gezeigt werden, dass die Absenkung des Bergwasserspiegels im Bereich des Aquifers des Hochstegenmarmors auf ein geringes, vertretbares Maß reduziert werden kann. Der Beitrag behandelt das Modell, die hydraulischen Parameter, die Erfahrungswerte der Injektionsmaßnahmen bzw. deren Auswirkungen auf die Modellierungsparameter und beschreibt die gewonnenen Erkenntnisse im Detail.