_Textteil_BGG_HWRB_Kleine_Striegis_Berthelsdorf_HU.pdf

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G EO T ECHNI SCHER BERI C HT analytec Dr. Steinhau

Ingenieurgesellschaft für Baugrund, Geophysik und

Stufe Hauptuntersuchungen nach DIN EN 1997-2

Umweltengineering mbH

Bauvorhaben:

Neubau eines Hochwasserrückhaltebeckens an der Kleinen Geophysik Striegis südlich des Ortsteils Berthelsdorf der Stadt Haini- chen mit dem Absperrdamm bei Fluss-km 14+694 Geotechnik

Hydrogeologie Auftraggeber: Altlasterkundung und -sanierung Stadt Hainichen Markt 1 09661 Hainichen Beratung Konzeption

Projektbearbeiter: Techn. Realisierung Dr. rer. nat. D. Steinhau Interpretation Dipl.-Ing. D. Bürger Gutachten Dipl.-Ing. G. Kühnel

Forschung analytec-Projekt-Nr.: Entwicklung M-014/2016

Umfang des Berichtes:

79 Seiten 10 Anlagen Geschäftsbereich Chemnitz Aktienstraße 5a D - 09224 Chemnitz, OT Mittelbach

Tel. (0371) - 85 21 09 Fax (0371) - 84 22 611

Chemnitz-Mittelbach, den 15.09.2016 E-mail: analytec@steinhau.de Internet: http://www.steinhau.de

Geschäftsbereich Dresden Zur Wetterwarte 10, Hs. 107 D - 01109 Dresden

Tel. (0351) - 88 02 004 Fax (0351) - 88 89 660

E-mail: Dresden@steinhau.de

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I NH AL TSVERZEI CHNI S

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1 Veranlassung und Aufgabenstellung .................................................................... 8 2 Arbeitsunterlagen ............................................................................................... 10 3 Baustandort und Morphologie ............................................................................ 12 4 Angaben zum Rückhaltebecken und zum Absperrbauwerk ................................ 15 5 Erkundungskonzept ........................................................................................... 16 6 Geologische und hydrogeologische Verhältnisse ............................................... 18 6.1 Geologisch-tektonische Situation ................................................................... 18 5.2 Hydrogeologische Situation ........................................................................... 22 7 Oberflächengeophysik........................................................................................ 25 7.1 Widerstandsgeoelektrik ................................................................................. 25 7.1.1 Beschreibung des Messprinzips ............................................................. 25 7.1.2 Gerätetechnik, Messparameter und Datenprozessing ............................ 29 7.2 Refraktionsseismik......................................................................................... 31 7.2.1 Beschreibung des Messprinzips ............................................................. 31 7.2.2 Messparameter, Profillage und Datenprozessing ................................... 33 7.3 Interpretation der geophysikalischen Messungen .......................................... 37 7.3.1 Allgemeine Vorbemerkungen ................................................................. 37 7.3.2 Baugrundbezogene Interpretation der geophysikalischen Messungen ... 40 8 Geotechnische Aufschlüsse, Feldversuche und Laboruntersuchungen .............. 43 9 Baugrundschichtung .......................................................................................... 46 9.1 Angetroffene Böden und Festgesteine ........................................................... 46 9.2 Bautechnische Eigenschaften der Baugrundschichten .................................. 48 10 Resultate der geohydraulischen Feldversuche ................................................... 56 10.1 WD-Tests ...................................................................................................... 56 10.2 Pumpversuch ................................................................................................. 60 11 Bodenkennwerte / Berechnungswerte ................................................................ 60 12 Geotechnische Schlussfolgerungen ................................................................... 63 12.1 Baugrundeignung, Dammbau ........................................................................ 63 12.2 Gründung von Bauwerken ............................................................................. 66

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12.3 Hinweise zur Bauausführung ......................................................................... 68 12.3.1 Baugrubengestaltung und Wasserhaltung .............................................. 68 12.3.2 Bautechnische Verwendbarkeit des Aushubes / Wiedereinbau .............. 70 13 Abfalltechnische Untersuchungen ...................................................................... 71 13.1 Gesetzliche Grundlagen ................................................................................ 71 13.2 Untersuchungsergebnisse ............................................................................. 74 14 Zusammenfassung und Schlussbemerkungen ................................................... 77

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AN L AGENVE RZEI CHNI S

Anlage A 1 Kartenausschnitte und historische Unterlagen

Anlage A 1/1 Ausschnitt aus der topographischen Karte im Maßstab 1 : 10 000 (mit ein- gezeichnetem Betrachtungsraum)

Anlage A 1/2 Vergrößerter Ausschnitt aus der geologischen Karte Nr. 5044 Frankenberg- Hainichen im Maßstab 1 : 25 000 (2. rev. Auflage 1908, mit eingezeichne- tem Betrachtungsraum)

Anlage A 2 Lageplan mit den geophysikalischen Messprofilen, den Ansatzpunkten der geotechnischen Aufschlüsse und den Schnittspuren der Baugrundschnitte, Maßstab 1 : 1.000

Anlage A 3 Resultate der geophysikalischen Messungen (6 Blätter)

Anlage A 3/1 Widerstands-Tiefen-Schnitte für die senkrecht zur Talachse verlaufenden Messprofile

Anlage A 3/2 Widerstands-Tiefen-Schnitte für die parallel zur Talachse verlaufenden Messprofile

Anlage A 3/3 Widerstands-Tiefen-Schnitt der Geoelektrik und Geschwindigkeits-Tiefen- Schnitt der Refraktionsseismik für die senkrecht zur Talachse verlaufende Messlinie S 1 bei Fluss-km 14+558

Anlage A 3/4 Widerstands-Tiefen-Schnitt der Geoelektrik und Geschwindigkeits-Tiefen- Schnitt der Refraktionsseismik für die senkrecht zur Talachse verlaufende Messlinie S 2 bei Fluss-km 14+694

Anlage A 3/5 Widerstands-Tiefen-Schnitt der Geoelektrik und Geschwindigkeits-Tiefen- Schnitt der Refraktionsseismik für die parallel zur Talachse verlaufende Messlinie S 3

Anlage A 3/6 Isoliniendarstellung der NHN-bezogenen Ordinate des Übergangs vom stark verwitterten Fels zum nur mäßig verwitterten Festgestein im Untersu- chungsgebiet (nach Geophysik)

Anlage A 4 Bohrprofile und Schichtenverzeichnisse der Bohrungen, Schlagzahldarstellun- gen der schweren Rammsondierungen und Ausbaupläne der Grundwassermesstellen

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Anlage A 4/1 Bohrprofile und Schichtenverzeichnisse der geotechnischen Aufschlüsse (nach DIN 4022, Maßstab 1 : 50) und sowie Schlagzahldarstellungen n 10 der schweren Rammsondierungen (DPH) nach DIN EN ISO 22476-2

Anlage A 4/2 Ausbaupläne der Grundwassermessstellen GWM 1 bis GWM 3

Anlage A 5 Ergebnisse der bodenmechanischen Laboruntersuchungen

Anlage A 5/1 Übersicht zu den Bodenprüfergebnissen

Anlage A 5/2 Ermittlung von Kornverteilungen n. DIN 18 123, T 1 für 7 Bodenproben

Anlage A 5/3 Ermittlung von Konsistenzgrenzen n. DIN 18 121, T 1 für 2 Bodenproben

Anlage A 5/4 Resultate der Druckfestigkeitsprüfungen an 5 Bohrkernen aus den Bau- grundbohrungen BK 1 bis BK 5 n. DIN EN 1926

Anlage A 5/5 Untersuchung von drei Grundwasserproben hinsichtlich der Betonaggressi- vität nach DIN EN 206-1

Anlage A 5/6 Untersuchung von drei Grundwasserproben zur Abschätzung der Korrosi- onswahrscheinlichkeit des Grundwassers nach DIN 50 929 gegenüber Stahl

Anlage A 6 Baugrundschnitte hor. Maßstab 1 : 500/1 : 250, vert. Maßstab 1 : 50

Anlage A 6/1 Baugrundschnitt A – A´ für die Dammachse bei Fluss-km 14+695

Anlage A 6/2 Baugrundschnitt B – B´ talparallel westlich der Kleinen Striegis

Anlage A 6/3 Baugrundschnitt C – C´ talparallel zwischen Kleiner Striegis u. Mühlgraben

Anlage A 6/4 Baugrundschnitt D – D´ talparallel östlich des ehem. Mühlgrabens

Anlage A 6/5 Baugrundschnitt E – E´ talparallel am Osthang des Tales

Anlage A 6/6 Baugrundschnitt F – F´ für die ursprünglich geplante Dammachse bei Fluss-km 14+540

Anlage A 7 Fotodokumentation der Bohrkerne

Anlage A 8 Ergebnisdarstellung der WD-Versuche

Anlage A 8/1 Dokumentation der durchgeführten WD-Tests und Auswertung der Mess- ergebnisse

Anlage A 8/2 Auswertung der Messergebnisse der WD-Tests

Anlage A 9 Auswertung des Pumpversuches an der GWM 3

Anlage A 10 Laborprüfberichte der Zwickauer Umweltlabor und Analytik GmbH zu den vor- genommenen deklarationsanalytischen Untersuchungen nach LAGA- Empfehlung TR Boden

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I m Text verw endete Abkü r z ungen

ASN - Abfallschlüsselnummer BE - Bohrende BL - Bohrloch BTEX - Benzol, Toluol, Ethylbenzol und Xylol, BBodSchG - Bundes-Bodenschutzgesetz BS - Bohrsondierung(=Rammkernsondierung) DepV - Verordnung über Deponien und Langzeitlager (Deponieverordnung) elektr. Leitf. - elektrische Leitfähigkeit EOX - extrahierbare organisch gebundene Halogenverbindungen GOK - Geländeoberkante GWM - Grundwassermessstelle HWRB - Hochwasserrückhaltebecken i. d. R. - in der Regel KrW-/AbfG - Gesetz zur Förderung der Kreislaufwirtschaft und Sicherung der um- weltverträglichen Beseitigung von Abfällen (Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz LAGA - Länderarbeitsgemeinschaft Abfall MKW - infrarotaktive (IR-) Mineralölkohlenwasserstoffe (n-Alkane C 10 – C 39, Isoalkane, Cycloalkane und aromatische Kohlenwasserstoffe) n. b. - nicht bestimmt OK - Oberkante OS - Originalsubstanz (= TS) PAK - polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe PCB - polychlorierte Biphenyle PM - Profilmeter RStO 12 - Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaus von Verkehrsflä- chen, Ausgabe 2012 SächsHohlrVO - Sächsische Hohlraumverordnung SMUL - Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft WD-Test - Wasserdurchlässigkeitstest ZTVA-StB 97 - Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Auf- grabungen in. Verkehrsflächen, Ausgabe 1997, Fassung 2006 ZTVE-StB 09 - Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Erd- arbeiten im Straßenbau, Fassung 2009

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TABELLENV ERZEI CHNI S

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Tab. 1 Geotechn. Aufschlüsse und Grundwasserverhältnisse im Untersu- chungsgebiet 24 Tab. 2 Übersicht zu den Messlinien der 2D-tomographisch ausgeführten widerstandsgeoelektrischen Messungen 30 Tab. 3 Übersicht zu den refraktionsseismisch untersuchten Messprofilen 34 Tab. 4 Spezifische elektrische Widerstände für verschiedene Böden und Festgestein sowie Grundwasser (grob abgeschätzte Werte) 38 Tab. 5 Longitudinalwellengeschwindigkeiten für verschiedene Böden und Festgestein sowie Grundwasser (grob abgeschätzte Werte) 39 Tab. 6 Umfang an geotechnischen Aufschlüssen bei der Baugrundhauptun- tersuchung 44 Tab. 7 Regelschichtung des Baugrundes im betrachteten Untersuchungsge- biet 45 Tab. 8 Ergebnisse der WD-Versuche 58 Tab. 9 Charakteristische Berechnungskennwerte in Anlehnung an DIN 1055 für die im baupraktischen Tiefenbereich anstehenden Boden- und Gesteinsschichten. 61 Tab. 10 Berechnungskennwerte der Scherfestigkeit der anstehenden Bau- grundschichten für die verschiedenen Tragwiderstandbedingungen i.S. der DIN 19700 62 Tab. 11 Bemessungswerte  des Sohlwiderstands für Streifenfundamente R,d auf gemischtkörnigem Boden (Verwitterungszersatz) nach DIN 1054:2010-12 65 Tab. 12 Zuordnungswerte zur Bewertung der Feststoffgehalte in Bodenpro- ben gemäß der LAGA-Empfehlung 20 (Tab. II.1.2.2 und II.1.2.4, Stand 05.11.2004) 73 Tab. 13 Zuordnungswerte zur Bewertung der Eluatkonzentrationen in Boden- proben gemäß der LAGA-Empfehlung 20 (Tab. II.1.2.3 und II.1.2.5, Stand 05.11.2004) 74 Tab. 14 Analytikergebnisse für die schadstoffanalytisch untersuchten Boden- stoffproben – Untersuchungen in der Festsubstanz 75 Tab. 15 Analytikergebnisse für die schadstoffanalytisch untersuchten Boden- proben – Eluatuntersuchungen 76

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1 Veranlassung und Aufgabenstellung

Die Stadt Hainichen wurden während der Hochwasserereignisse in den Jahren 2002 und 2013 durch die Kleine Striegis großflächig überflutet. Die Schäden dieses HQ-100- Hochwasserereignisses veranlassten die Stadtverwaltung Hainichen, in der Folge ein Hoch- wasserschutzkonzept (HWSK) ausarbeiten zu lassen. Dieses HWSK sieht als primäre Hochwasserschutzmaßnahme die Errichtung eines Hochwasserrückhaltebeckens (HWRB) an der Kleinen Striegis oberhalb des Hainichener Ortsteils Berthelsdorf vor. Das HWRB soll gemäß dieser Planung ein Stauvolumen von mindestens 120.000 m2 aufweisen. Für den Standort des Absperrdammes wurden durch den Planer dieser Stauanlage, die ICL Ingeni- eur Consult Dr.-Ing. A. Kolbmüller GmbH, nach Abstimmung mit der Stadtverwaltung Haini- chen zwei potentielle Standortbereiche für den Absperrdamm im Tal der Kleinen Striegis südwestlich von Berthelsdorf ausgewählt.

Abb. 1: Standorte für HWRB im Tal der Kleinen Striegis bei Hainichen (Stand 2014)

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Es wurde beim seinerzeitigen Bearbeitungsstand geplant im Jahre 2015, das Absperrbau- werk für das HWRB standortabhängig als Erdschüttdamm mit einer Höhe zwischen 4,50 und 6,00 m und einer Länge zwischen 120 m und 200 m zu errichten. Die Geometrie wird dabei im wesentlichen vom jeweiligen Standort des Absperrbauwerks bestimmt, wie aus dem obi- gen Kartenausschnitt zu ersehen ist.

Zur übersichtsmäßigen Klärung der Baugrundverhältnisse im Bereich der beiden zunächst in die Standortauswahl einbezogenen Standorte der Absperrdämme bei Fluss-km 14+540 und km 15+240 wurden im Jahre 2015 durch die analytec Dr. Steinhau Ingenieurgesellschaft für Baugrunduntersuchung, Geophysik und Umweltengineering mbH Baugrundvoruntersuchun- gen nach DIN 4020 durchgeführt, die folgende technischen Leistungen in jedem der beiden in der Abb. 1 rot hinterlegten Untersuchungsbereiche umfassten:

 Oberflächengeophysikalische Messungen (Widerstandsgeoelektrik) auf mindestens drei Messlinen auf den für den Absperrdamm vorgesehenen Flächen mit nachfolgen- der Interpretation der geophysikalischen Messungen mit dem Ziel einer Festlegung von Ansatzpunkten für die geotechnischen Aufschlüsse.

 Ausführen einer problemangepassten Anzahl an geotechnischen Aufschlüssen in Form von Bohrsondierungen und schweren Rammsondierungen auf den Messprofilen der widerstandsgeoelektrischen Messungen zwecks einer Kalibrierung und Extrapolation der geophysikalischen Messdaten.

 Entnahme von Bodenproben aus charakteristischen Schichtkomplexen für nachfolgen- de bodenmechanische und deklarationsanalytische Laboruntersuchungen.

 Gewinnen von Grundwasserproben zur Feststellung der Betonaggressivität.

 Auswerten von vorliegenden Standortinformationen und Entscheidung zum Vorzugs- standort für die Errichtung des Absperrdammes im Tal der Kleinen Striegis südlich von Berthelsdorf aus geotechnisch-tektonischem und hydrogeologischem Blickwinkel.

Die Resultate der Baugrundvoruntersuchungen für die beiden in Frage kommenden Standor- te des erforderlichen Absperrdamm für das HWRB an der Kleinen Striegis südwestlich von Berthelsdorf wurden im Geotechnischen Bericht der analytec Dr. Steinhau Ingenieurgesell- schaft vom 02.06.2015 dargelegt. Es ergab sich aus dem Vergleich der geologisch- tektonischen und hydrogeologischen Standortortbedingungen die Schlussfolgerung, dass die Errichtung des Dammes am Standort 2 bei Fluss-km 14+540 trotz eines deutlich längeren Absperrbauwerkes gegenüber dem weiter südlich gelegenen Standort 1 wegen homogener Baugrundverhältnisse zu bevorzugen sei. Bei Auswertung der geophysikalischen Messun-

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gen im Bereich des südlicher gelegenen Baustandortes wurden mehrere Hinweise auf das Vorhandensein geologischer Störungen im Baufeld erhalten. Bei den nachfolged realisierten geotechnischen Aufschlüssen wurden kleinräumige Wechsel der anstehenden Gesteine und Hinweise auf eine örtlich tiefreichende Verwitterung und Entfestigung der Festgesteine erhal- ten. Deshalb wurde der in der Abbildung 1 eingetragene nördliche Baubereich für die Errich- tung des HWRB favorisiert.

2 Arbeitsunterlagen

Für die Baugrunderkundung wurden dem Auftragnehmer durch den Auftraggeber sowie durch die ICL Ingenieur Consult Dr.-Ing. A. Kolbmüller GmbH, Büro Chemnitz folgende Un- terlagen zur Verfügung gestellt:

[1] - Auftrag der Stadtverwaltung Hainichen vom 28.02.2016 zur Durchführung einer Bau- grundhauptuntersuchung für das geplanten Hochwasserrückhaltebecken an der Klei- nen Striegis südlich von Berthelsdorf auf der Basis des Angebotes Nr. M-022/2016 der analytec Dr. Steinhau Ingenieurgesellschaft für Baugrund, Geophysik und Um- weltengineering vom 18.02.2016 (per E-Mail).

[2] - Stellungnahme des Landkreises Mittelsachsen vom 06.03.2015 zur Kampfmittelbe- lastung des Untersuchungsgebietes entlang der Kleinen Striegis südwestlich v. Berthelsdorf (Az. 13.1.122101/No).

[3] - Freibordberechnung für den HWRB-Standort Bearbeitungsstand 08.08.2016, ARGE ICL Ingenieure und Architekten / Klemm Hensen GmbH Leipig

[4] - Vermessungsplan für den Betrachtungsraum im Tal der Kleinen Striegis, Bearbei- tungsstand 31.07.2015, Übergabe als DWG/DXF-Files am 03.03.2016.

[5] - aktualisierter Vermessungsplan mit neuem Standort des Absperrdammes für das HWRB 2 im Tal der Kleinen Striegis, Bearbeitungsstand 27.06.2016, Übergabe als DWG/DXF-Files am 04.07.2016.

Daneben kamen seitens der analytec Dr. Steinhau Ingenieurgesellschaft folgende Unterla- gen zur Anwendung:

[6] - Geotechnischer Bericht der analytec Dr. Steinhau Ingenieurgesellschaft für Baugrund Geophysik und Umweltengineering mbH vom 02.06.2016 zur Baugrundvoruntersu- chung für das Bauvorhaben Errichtung eines Hochwasserrückhaltebeckens an der Kleinen Striegis südlich des Ortsteils Berthelsdorf der Stadt Hainichen zwischen Fluss-km 14+400 und 15+800, 40 S. u. 8 Anlagen.

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[7] - Ergebnisbericht des Ingenieurbüros Maik Wähner vom 24.06.2016 zur Durchführung von WD-Tests in Vorbereitung des Bauvorhabens HWRB an der Kleinen Striegis süd- lich von Berthelsdorf, 2 S. u. 4 Anlagen.

[8] - Geoportal Sachsen mit Geodaten zum Baustandort (u. a. topographische, geologi- sche und hydrogeologische Karten sowie Luftbilder), Abruf am 16.08.2016

[9] - Geologische Spezialkarte des Freistaates Sachsen, Blatt 5044 Frankenberg- Hainichen, 2. rev. Auflage 1908, Maßstab 1 : 25.000.

[10] - SIEGERT, TH. & DANZIG, E.: Erläuterungen zur geologischen Spezialkarrte des Frei- staates Sachsen, Blatt 5044 Frankenberg-Hainichen, 2. Auflage 1909.

[11] - BECKER, H.: Das Zwischengebirge von Frankenberg in Sachsen. Abhandlungen des Sächsischen Geologischen Landesamtes, Heft 8, Leipzig 1928, 89 S. und 2 Tafeln.

[12] - PÄLCHEN, W. & WALTER, H. (Herausg.): Geologie von Sachsen. Geologischer Bau und Entwicklungsgeschichte, 1. Auflage 2008, 537 S.

[13] - KNÖDEL, K., KRUMMEL, H., LANGE, G. (Hrsg.) (2007): Handbuch zur Erkundung des Untergrundes von Deponien. Band 3, Geophysik. Springer Berlin, 2. überarb. Aufla- ge.

[14] RIßLER, P. (1984): Empfehlungen Nr. 9 des Arbeitskreises 19 – Versuchstechnik Fels der Deutschen Gesellschaft für Erd- und Grundbau e.V. – Wasserdruckversuch in Fels.- Bautechnik 4/1984, 112 –117, 6. Abb., 1 Tab.; Ernst & Sohn, Berlin

[15] Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg, Handbuch Altlasten und Grundwasserschadensfälle, Bestimmung der Gebirgsdurchlässigkeit, Karlsruhe 1991

[16] HEITFELD, K.-H., KOPPELBERG, W. (1981): Durchlässigkeitsuntersuchungen mittels WD-Versuchen.-Zbl. Geol. Paläont. Teil 1 H. 5/6: 634-661, 11 Abb., 3 Tab.; Stuttgart

[17] HÖLTING, B. (1989): Hydrogeologie – Einführung in die Allgemeine und Angewandte Hydrogeologie. – 3. Aufl., Stuttgart

[18] LUGEON, M. (1933), Barrages et Géologie. Dunod, Paris

[19] EWERT, F. K. (1977), Zur Ermittlung eines k-Wertes für Fels und Kriterien zur Abdich- f tung des Untergrundes von Talsperren. Berl. 1. Nat. Tag. Ingenieurgeol., Paderborn 1977, Essen

[20] - Schachtscheine und Aufgrabungserlaubnisse der zuständigen Versorgungsträger (Trinkwasser, Strom, Ferngas, Telekom u. weitere Telekommunikationsdienstleister) [21] - einschlägige DIN, Kenntnisse und Archivunterlagen der analytec Dr. Steinhau Inge- nieurgesellschaft mbH aus weiteren geotechnischen Erkundungsprojekten entlang der Kleinen Striegis in Hainichen und Umgebung

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3 Baustandort und Morphologie

Im Ergebnis der geotechnischen Voruntersuchungen an den beiden dabei betrachteten Standorten für den Absperrdamm bei Fluss-km 15+240 (HWRB I) und Fluss-km 14+520 (HWRB II) wurde der letztgenannte Standort aus geologischen und hydrogeologischen Gründen favorisiert. Das Tal der Kleinen Striegis ist in diesem Gewässerabschnitt südwest- lich von Berthelsdorf als breite Talaue mit einer am linken Flussufer nur flach einfallenden Talböschung ausgebildet. Der nordöstliche Talhang fällt deutlich steiler als die südwestliche Talflanke ein. Die Achse des Tales ist bis zum Fluss-km 15+000 der Kleinen Striegis in SSW-NNO-Richtung ausgerichtet und zeichnet damit eine bedeutende geologische Stö- rungszone zwischen dem Frankenberger Zwischengebirge und der Hainichener Teilsenke der Vorerzgebirgssenke morphologisch nach. Der als Vorzugsvariante ins Auge gefasste Standort des Absperrdammes etwa bei Fluss-km 14+520 für das HWRB II befindet sich in diesem SSW-NNO-ausgerichteten Talabschnitt (s.a. nachfolgendes Foto 1).

Foto 1: Einstaubereich für das HWRB im Tal der Kleinen Striegis (HRWB II)

Die Kleine Striegis mäandriert in der relativ breiten Talaue in einem naturbelassenen Bett und hat sich dabei nur wenig in die Talsohle eingeschnitten. Die unmittelbare Talaue des Striegistales wird überwiegend als Grünland genutzt. Die flacheren Abschnitte der Talhänge

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auf beiden Seiten des Gewässers dienen zumeist der landwirtschaftlichen Bearbeitung in Form von Ackerflächen. Unmittelbar am Gewässerlauf befinden sich Roterlenbestände.

Parallel zum Gewässer verläuft die Berthelsdorfer Straße ein nur geschotterter Fahrweg, der von Berthelsdorf nach Dittersbach führt. Das Foto 2 zeigt jenen Bereich in der Talaue, wo der Absperrdamm für das HWRB errichtet werden soll. Dabei ist an dieser Stelle eine Baum- reihe zu erwähnen, die auf dem Foto 2 im Hintergrund zu sehen ist. Diese Baumreihe zeich- net den Verlauf eines ehemaligen Mühlgrabens nach der als Senke noch im Gelände zu er- kennen ist. Er bildet separates Flurstück (vgl. auch im Lageplan - Anlage 2).

Foto 2: Talaue im Bereich der geplanten Dammaufstandsfläche für das HWRB

Die Achse des geplanten Absperrdammes wurde während der Projektbearbeitung zweimal durch den AG nach SW verschoben. Die Gründe hierfür werden im Abschnitt 4 erläutert. Die erste Verlagerung der Dammachse nach SW betrug etwa 50 m von Fluss-km 14+560 (geo- physikalisch untersuchte Achse im Rahmen zur Baugrundvoruntersuchung) zum Fluss-km 14+610. Die zweite Veränderung der geplanten Lage für den Absperrdamm erfolgte im Mai 2016 von Fluss-km 14+610 zum Fluss-km 15+695. Auf dem obigen Foto 2 bedeutet dies eine Verlagerung der Dammachse aus dem Vordergrund in den Bereich der zentralen Baumgruppe in der Bildmitte.

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Die Geländehöhen liegen im Betrachtungsraum für den betrachteten Standort des Absperr- dammes für das HWRB zwischen ca. 327 m NHN in der Talaue und max. 337 m NHN an den Talflanken. Nach der Frosteinwirkungszonenkarte der RStO 2012 ist das Untersu- chungsgebiet der Zone III zuzurechnen.

Das Baugelände für das HWRB im Tal der Kleinen Striegis liegt gemäß DIN 4149:2010 nicht in einer ausgewiesenen Zone mit einer Erdbebengefährdung. Weiterhin sind im Baubereich für das HWRB auch keine unterirdischen Hohlräume gemäß § 8 SächsHohlrVO ausgewie- sen.

Die nächsten zwei Fotos sollen die Morphologie und die Geländenutzung auf den Flächen für den geplanten Dammbau nach der letzten Bauwerksverschiebung im Mai 2016 veran- schaulichen.

Foto 3: Baubereich für der linksufrigen Teil des Absperrdammes (Fl.-St. Nr. 862)

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Foto 4: Baubereich für der rechtsufrigen Teil des Absperrdammes (Fl.-St. Nr. 325)

Eine Kampfmittelbelastung der Flächen ist gemäß der fachlichen Stellungnahme des Land- kreises Mittelsachsen vom 05.03.2015 [2] im Untersuchungsgebiet nicht zu erwarten.

4 Angaben zum Rückhaltebecken und zum Absperrbauwerk

Das in der Standortauswahl als HWRB II bezeichnete Rückhaltebecken, dessen Damm nunmehr auf den Flurstücken Nr. 260, 323, 325, 862, 864/10 und 865/7 der Gemarkung Berthelsdorf errichtet werden soll, wird durch folgende Planungsvorgaben charakterisiert:

Bauart: Erddamm oder Steinschüttung mit Durchlassbauwerk und Untergrundabdichtung Stauinhalt bei Vollstau: 169.307 m3 Stauflächen bei Vollstau: 76.300 m2 Vollstauziel Z : 333,40 m NHN v Lage der Dammachse: bei Fluss-km 14+695 der Kleinen Striegis OK der Dammkrone: 335,10 m NHN Länge der Dammkrone: ≈ 286 m

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Max. Dammhöhe: ≈ 6,70 m Max Dammbreite: ≈ 43 m

Die Lage des Absperrdammes und der Staufläche bei Vollstau kann dem Ausschnitt aus der topographischen Karte in der Anlage A 1 sowie dem Vermessungsplan in der Anlage A 2 entnommen werden.

5 Erkundungskonzept

Die Baugrundhauptuntersuchung baut auf den vorliegenden Resultaten der geophysikali- schen Messungen und den geotechnischen Aufschlüssen in Form von Kleinrammbohrungen und schweren Rammsondierungen auf, die bei den Baugrundvoruntersuchungen zur Aus- wahl der Vorzugsvariante für den Standort des Absperrdammes für das HWRB an der Klei- nen Striegis im Jahre 2015 vorgenommen wurden. Im Rahmen der Baugrundhauptuntersu- chungen wurde nunmehr eine Kombination linienhaft angeordneten geophysikalischen Mes- sungen (Widerstandsgeoelektrik und Refraktionsseismik) mit nachfolgend zu positionieren- den geotechnischen Aufschlüssen realisiert, wobei auf den vorliegenden Kenntnissen aus der Baugrundvoruntersuchung aufgebaut werden sollte. Drei der sechs Rotationskernboh- rungen wurden zu Grundwassermessstellen (GWM) ausgebaut. In vier Bohrlöchern der Kernbohrungen wurden W -Tests und in der im Flusskies verfilterten GWM 3 ein Pumpver- D such zur Ableitung hydraulischer Parameter durchgeführt. Darüber hinaus waren boden- und felsmechanische und sowie deklarationsanalytische Laboruntersuchungen an Proben aus den natürlich anstehenden Böden und Festgesteinen vorzunehmen.

Die erste Phase der Baugrundhauptuntersuchungen bestand in der Durchführung von wider- standsgeoelektrischen Messungen auf zwei senkrecht zur Talachse angeordneten Messpro- filen (Dammachse und wasserseitiger Dammfuß) sowie drei parallel zur Talachse ausgerich- teten Messlinien. Durch die Verschiebung der Lage des Absperrdammes mussten die beiden senkrecht zur Kleinen Striegis angeordneten widerstandsgeoelektrischen Messprofile noch- mals um 85 m nach SW verschoben erneut gemessen werden. Gleiches galt für die parallel zur Kleinen Striegis ausgerichteten Messlinien, die zumindest verlängert werden mussten. Weiterhin wurden auf zwei quer zur Talachse angeordneten Messprofilen und auf einer pa- rallel zur Kleinen Striegis verlaufenden Messlinie refraktionsseismische Messungen vorge- nommen. Sowohl die widerstandsgeoelektrischen als auch die refraktionsseismischen Mes- sungen wurden 2D-tomographisch konzipiert.

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Die Interpretationsergebnisse der oberflächengeophysikalischen Messungen bildeten die Grundlage für die Festlegung der Ansatzpunkte für die geotechnischen Aufschlüsse. Es wur- den sechs Rotationskernbohrungen mit einer Endtiefe von 15 m und ergänzend hierzu 11 Kleinrammbohrungen konzipiert, wobei die Kleinrammbohrungen bis zum sicheren Errei- chen der Verwitterungszersatzzone des Festgesteins abgeteuft werden sollten. In 1 m Ent- fernung von den Ansatzpunkten der Rotationskernbohrungen wurden jeweils schwere Rammsondierungen bis zur max. erreichbaren Sondiertiefe durchgeführt.

Drei der sechs Baugrundbohrungen waren zu 4“-Grundwassermesstellen auszubauen, wo- bei die beiden in unmittelbaren Nähe zum Fahrweg befindlichen Bohrungen BK 1 und BK 3 im geklüfteten Festbereichsbereich verfiltert wurden (GWM 1 und GWM 2). Die Bohrung BK 4 wurde als GWM 3 im quartären Grundwasserleiter mit Filterrohr ausgebaut und für den Pumpversuch verwendet. In den unverrohrten Bohrlöchern der Bohrungen BK 1, BK 3, BK 4 und BK 6 wurden unmittelbar nach der Fertigstellung der Bohrarbeiten durch das Ingenieur- büro Maik Wähner WD-Test im geklüfteten Festgestein vorgenommen.

An ausgewählten Boden- und Festgesteinsproben waren boden- und felsmechanische La- boruntersuchungen vorzunehmen. Der Umfang und die Art der auszuführenden Laborversu- che konnte erst nach Beendigung der Bohrarbeiten konkretisiert werden. Als boden- und felsmechanische Laborversuche wurden Kornverteilungskurven an Proben aus grob- und gemischtkörnigen Böden nach DIN 18 123 bestimmt, die Konsistenzgrenzen an bindigen Böden ermittelt und die Bestimmung von einaxialen Druckfestigkeiten an mehreren Prüfkör- pern aus den erbohrten Festgesteinen realisiert. An zwei Grundwasserproben aus den geo- technischen Aufschlüssen BS 8 und GWM 3 wurde die Betonaggressivität nach DIN EN 206- 1 und die Korrosivität gegenüber nicht- und niedriglegierten Stählen nach DIN 50 929 ermit- telt.

Deklarationsanalytischen Laboruntersuchungen an drei ausgewählten Bodenproben hinsicht- lich der Schadstoffgehalte gemäß der LAGA-Empfehlung M 20 als Mindestuntersuchungs- programm bei unspezifischem Verdacht entsprechend der LAGA TR Boden sollte das Spekt- rum der Laboruntersuchungen abrunden.

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6 Geologische und hydrogeologische Verhältnisse 6.1 Geologisch-tektonische Situation

Die Basis für die geologische Zuordnung der im Betrachtungsraum anstehenden Böden und Gesteine bildet die geologische Karte Blatt Nr. 5044, Blatt Frankenberg-Hainichen (2. Aufla- ge, 1909) im Maßstab 1 : 25 000 [9,10]. Eine Fortschreibung dieses Kenntnisstandes wird in den Abhandlungen des Sächsischen Geologischen Landesamtes Nr. 8 aus dem Jahre 1928 von H. BECKER vorgenommen. Der seinerzeitige Kenntnisstand wurde in der Monografie „Das Zwischengebirge von Frankenberg in Sachsen“ zusammengefasst [11]. Die aktuelle Einordnung der geologisch-tektonischen Situation wird für den Standort des geplanten HWRB an der Kleinen Striegis südwestlich von Berthelsdorf in der von W. PÄLCHEN & H. WALTER herausgegebenen „Geologie von Sachsen“ aus dem Jahre 2008 [12] beschrieben.

Im Geoportal Sachsenatlas (http://geoportal.sachsen.de) als Teil der E-Government- Basiskomponenten sind neben topographischen und morphologischen Informationen auch Darstellungen der geologischen Verhältnisse in Form von aktuellen geologischen und hydro- geologischen Karten im Maßstab 1 : 50.000 enthalten. Auf die Kartendarstellungen der präquartären Stratigraphie und zur Lithologie wird in der Folge Bezug genommen.

Das Untersuchungsgebiet befindet sich regionalgeologisch im Frankenberger Zwischenge- birge, das ein Bindeglied zwischen den Großstrukturen des Erzgebirges und des Granulitgebirges darstellt. Der SSW-NNO-gerichtete Verlauf der Kleinen Striegis zeichnet mehr oder weniger die nordwestliche Randstörung des Frankenberger Zwischengebirges und den Übergang zur Hainichen-Teilsenke der Vorerzgebirgs-Senke nach. Der hier betrach- tete Abschnitt der Kleinen Striegis südlich von Berthelsdorf befindet sich in einem Gebiet mit komplizierten geologischen und tektonischen Verhältnissen, die in [12] auf den Seiten 175 ff., 189 ff. und 226 ff. erläutert werden. Zur Veranschaulichung der unter der quartären Sedi- mentation anstehenden geologischen Formationen werden für den Betrachtungsraum zwei Auszüge aus der geologischen Karte GK 50 des Geoportals Sachsen als Abb. 2 und 3 ein- gefügt. Zur Orientierung sind die drei Achsen des geplanten Absperrdammes des HWRB und die Ausdehnung der Anstaufläche bei Vollstau nach dem aktuellen Planungsstand an- gegeben.

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Achse Planungsstand 2015

Achse Planungsstand 03/2016

Achse Planungsstand 05/2016

Perm, Härtensdorf-Formation, Ordovizium, Silurberg-Formation, Schluffstein bis Konglomerat Sandsteine (quarzit.) bis Tonschiefer

Unterkarbon, Hainichen-Formation, Silur, Kieselschiefer u. Alaunschiefer Konglomerat, Sandstein, Grauwacke

Proterozoikum, Lichtenwalde-Formation, Metagranitoid (Augengneis)

Abb. 2: Verteilung der geologischen Formationen des Präquartärs (nach [8])

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Achse Planungsstand 2015

Achse Planungsstand 03/2016

Achse Planungsstand 05/2016

Schluffstein/Tonstein Metasandstein

Grauwacke Muskovit-Biotit-Orthogneis

Konglomerat Kieselschiefer

Abb. 3: Verteilung der Gesteinsarten des Präquartärs (nach /[8])

Es ist darauf hinzuweisen, dass die Lage der in den obigen Abbildungen angegebenen Stö- rungen und die Verbreitung der ausgewiesenen stratigraphischen Gruppen und Subgruppen nicht mit den bei den geologischen Aufschlussarbeiten vorgefundenen tatsächlichen Verhält-

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nissen übereinstimmt. Auf diese Abweichungen wird im Zusammenhang mit der Interpretati- on der geophysikalischen Messungen im Abschnitt 7.3 nochmals eingegangen.

Prinzipiell ist davon auszugehen, dass südöstlich der Kleinen Striegis etwa ab dem Rand der Talaue unter der Bodenbedeckung üw. verfestigte Sedimentgesteine und metamorphe Ge- steine mit unterschiedlichem Metamorphosegrad anstehen. Wie aus den Abbildungen 2 und 3 ersichtlich ist, handelt es sich dabei Grauwacken aus dem Unterkarbon (Viséum, Haini- chen-Formation), quarzitische Sandsteine aus der Silurberg-Formation des Ordoviziums, Kiesel- und Alaunschiefer aus dem Silur und Metagranitoide (Augengneis) aus der Lichtenwalde-Formation des Proterozoikums. Angrenzend und teilweise auch die kristallinen Bildungen des Frankenberger Zwischengebirges überlagernd sind Molassebildungen der Vorerzgebirgs-Senke (Hainichen-Teilsenke) im Betrachtungsraum zu finden, die sowohl dem Unterkarbon (Viséum, Hainichen-Formation) als auch dem unteren Perm (Rotliegend, Härtensdorf-Formation) zugerechnet werden. Bei der Hainichen-Formation des Unterkarbons sind neben den bereits erwähnten Grauwacken vorwiegend Konglomerate und Brekzien so- wie Sandsteine, Schiefertone und Steinkohlenflözchen zu erwarten. Die Härtensdorf- Formation innerhalb des unteren Perms (Rotliegend) wird von Fanglomeraten, Konglomerate oder Brekzien, arkoseartige Sandsteinen, Schluff- und Tonsteinen gebildet. Die Rotliegendsedimentgesteine fallen als Schichtkomplex schwach nach W bis NW ein.

Die Sedimentgesteine der Härtensdorf-Formation des Perms und der Hainichen-Formation des Unterkarbons und die darunter im Liegenden anzutreffenden kristallinen Gesteine aus dem Karbon wurden im Randbereich des Frankenberger Zwischengebirges stark tektonisch beansprucht. Wie den Abbildungen 2 und 3 zu entnehmen ist, werden im Tal der Kleinen Striegis und an dessen Hängen eine größere Anzahl geologischer Störungen vermutet. In diesen Störungsstrukturen wurden die Festgesteine tektonisch stark beansprucht. Sie wer- den daher stark geklüftet und entfestigt angetroffen. Außerdem liegen die Festgesteine auch außerhalb dieses geologischen Störungszonen abhängig von ihrem Kompaktions- resp. Metamorphosegrad oberflächlich unterschiedlich tiefreichend verwittert bzw. entfestigt vor.

Die Festgesteine und deren hangender Verwitterungszersatz werden von quartären Boden- bildungen überlagert. In der Talaue der Kleinen Striegis südwestlich von Berthelsdorf werden flächendeckend Auesande sowie Flusskiese in Form von mehrere Meter mächtigen z. T. schwach steinigen Kies-Sand-Gemischen mit variablem, jedoch meist geringem Feinkornan- teil angetroffen. Diese quartär abgelagerten Flusskiese und Schotterterrassenbildungen zeichnen sich üblicherweise durch eine mittlere bis hohe Lagerungsdichte der Sedimente aus. Die mittlere Korngröße nimmt i. d. R. von Liegenden zum Hangenden hin ab, so dass

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die Auesande üblicherweise den oberen Abschluss der eiszeitlichen Sedimentation und des hiermit in Verbindung stehenden Grundwasserleiters bilden. Die Sedimente des Talgrund- wasserleiters streichen i. d. R. nur wenige Meter über der Talaue an den Talhängen aus. Die Auesande und Flusskiese weisen in der Talaue eine durchgehende Grundwasserführung auf. Im Hangenden der grob- bis gemischtkörnig ausgebildeten Auesande und Flusskiese folgen bei natürlichen Lagerungsverhältnissen Lehmböden in Form von Löß-, Aue- oder Hanglehmbildungen mit einer Maximalmächtigkeit von bis zu 3 m. In der Talaue können die Lehmböden lokal nur sehr geringmächtig ausgebildet sein oder auch gänzlich fehlen.

Die natürliche Sedimentabfolge wird im Untersuchungsgebiet im Bereich der Berthelsdorfer Straße und bei den übrigen Fahrwegen im Untersuchungsgebiet von geringmächtigen Schüt- tungen aus ungebundenen Tragschichtmaterialien in der Größenordnung von einigen weni- gen Dezimetern überdeckt, wobei es sich vorzugsweise um gemischt- bis grobkörnige Böden oder auch um gebrochene Mineralgemische handelt. Das geologische Normalprofil wird von einer max. 50 cm mächtigen Oberbodenschicht abgeschlossen.

Das geologische Normalprofil wird im Abschnitt 9.3 nochmals ausführlich beschrieben und in der Anlage A 4 grafisch in Form von Bohrprofilen für die geotechnischen Aufschlüsse darge- stellt. Außerdem sind in der Anlage A 6 sechs Baugrundschnitte (zweimal senkrecht zur Talachse für zwei Planungsstände der Dammachse des Absperrdammes sowie vier talparal- lel ausgerichtete Baugrundschnitte durch den aktuellen Baustandort des Dammes) beigefügt. Die Schnittspuren können dem Lageplan in der Anlage A 2 entnommen werden.

5.2 Hydrogeologische Situation

Die hydrogeologischen Verhältnisse sind in der Talaue der Kleine Striegis durch die Existenz von zwei Grundwasserstockwerken gekennzeichnet. Der erste Grundwasserleiter ist der quartäre Talgrundwasserleiter – ein typischer Porengrundwasserleiter. Er wird im betrachte- ten Bauabschnitt vorzugsweise durch Sande und Kiese mit geringem bis vernachlässigba- rem Feinkornanteil gebildet, deren Gesamtmächtigkeit max. ca. 3 m beträgt. Häufig ist der unterste Abschnitt der klastischen Sedimentlage (Flusskies) grobkörniger als der Rest des Schichtpaketes ausgebildet. Dieser an der Basis des GWL liegende Abschnitt der Flusskiese weist z. T. auch einen geringen Steinanteil im Kornspektrum auf.

Der Durchlässigkeitsbeiwert k für den ersten Grundwasserleiter – abgeschätzt aus der Korn- f verteilungskurve aus Stichproben der überwiegend fluviatil abgelagerten grobkörnigen Sedi-

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mente sowie einem Pumpversuch in der GWM 3 – liegt in der Größenordnung zwischen 1 x 10-5 m/s und 1 x 10-4 m/s (s. Anlagen A 5/2 und A 9). Die quartär angelegte 1. GWL ist nach DIN 18 130 somit als durchlässig anzusehen. Das Grundwasser im ersten Grundwas- serleiter liegt in der Regel ungespannt oder bei einer Auelehmüberdeckung auch in einem geringem bis mittlerem Spannungszustand vor.

Der zweite (nichtquartäre) Grundwasserleiter wird von den Sandsteinschichten und den Fanglomeraten der Härtensdorf-Formation des Rotliegend sowie der Kluftgrundwasserführung in den geologischen Störungsbereichen der Hainichen-Formation des Viséums gebildet. Besonders die stark geklüfteten und tektonisch beanspruchten Hori- zonte der Konglomerate/Brekzien, der Grauwacken und der tw. konglomeratischen Sand- steine weisen in den tektonisch beanspruchten Bereichen nach den Ergebnissen der vier durchgeführten WD-Tests eine signifikant erhöhte Wasserdurchlässigkeit auf (vgl. auch An- lage A 8). Der 2. GWL ist damit überwiegend als Kluftgrundwasserleiter anzusehen und des- halb in seiner Wasserdurchlässigkeit nur schwer einzuschätzen.

Die Kleine Striegis stellt den lokalen Vorfluter für den quartär angelegten Talgrundwasserlei- ter dar, wobei abhängig vom Grundwasserstand eine Infiltration in die Kleine Striegis oder eine Exfiltration in den Talgrundwasserleiter auftreten kann. Die Grundwasserfließrichtung im quartär angelegten Talgrundwasserleiter folgt der Morphologie der Basis des Grundwasser- leiters und ist prinzipiell in Richtung der Talmitte ausgerichtet. Während der realisierten geotechnischen Aufschlussarbeiten für die Baugrundhauptuntersu- chung am favorisierten Standort der HWRB an der Kleinen Striegis wurde der quartäre Grundwasserleiter bei fünf der sechs Rotationskernbohrungen sowie bei mehreren Bohrson- dierungen angetroffen. Eine Übersicht zu den angetroffenen Grundwasserständen gibt die Tabelle 1 auf der Folgeseite.

Wie aus den in der Tabelle 1 zusammengestellten Lotungen des GW-Spiegels in den Grundwassermessstellen, in den Bohrlöchern der Rotationskernbohrungen und der Klein- rammbohrungen sowie auch aus den Baugrundschnitten in der Anlage A 6 zu ersehen ist, stellte sich der Ruhewasserspiegel in der Talaue bei den geotechnischen Aufschlüssen in etwa bei 1 … 2,5 m unter der Geländeoberfläche ein. Es handelt sich demzufolge üw. um einen korrespondierenden quartären Grundwasserhorizont, dessen Wasser je nach dem Anschnittniveau der gut wasserleitenden Sand- bzw. Kieslagen mehr oder weniger gespannt unter den bereichsweise auftretenden Lehmdeckschichten vorliegt. In Abhängigkeit von der Niederschlagsintensität besonders in regenreichen Witterungsabschnitten ist mit jahreszeitli- chen Grundwasserschwankungen zu rechnen. Die zum Untersuchungszeitpunkt festgestellte

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Höhe des Ruhewasserspiegels (Druckspiegelhöhe) ist demzufolge nicht als absolut anzuse- hen.

Tabelle 1: Geotechn. Aufschlüsse und Grundwasserverhältnisse im Untersuchungsgebiet.

Der Bemessungswasserstand ist für die Bauwerke des geplanten Hochwasserrückhaltebe- ckens ist entsprechend den maßgebenden Höchstwasserständen des Vorfluters anzusetzen. Die gegenwärtig gültigen Höchstwasserstände für die Kleine Striegis können aus den vorlie- genden Messreihen bzw. den hydraulischen Berechnungen für maßgebende Hochwasserer- eignisse in den Unterlagen bei der Landestalsperrenverwaltung des Freistaates Sachsen entnommen werden.

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7 Oberflächengeophysik

Bereits in der Erkundungsphase der Baugrundvoruntersuchungen wurden geophysikalischen Messungen in Form 2D-tomographischer widerstandsgeoelektrischer Aufnahmen auf insge- samt sechs Messprofilen durchgeführt, um die optimale Ansatzpunkte für geotechnischen Aufschlüsse auszuwählen und die Resultate der Kleinrammbohrungen und der schweren Rammsondierungen in ein flächenbezogenes Baugrundmodell zu überführen. Besonderer Wert wurde in der ersten geotechnischen Untersuchungsphase auf die Suche nach Flächen mit möglichst homogenen Baugrundverhältnisse und mit wenig Indizien für das Vorhanden- sein von geologischen Störungsbereichen im nichtquartären Untergrund unter der Aufstandsfläche für den geplanten Absperrdamm der beiden betrachteten HWRB-Standorte im Tal der Kleinen Striegis gelegt. Im Ergebnis der vorgenommenen Baugrundvoruntersu- chungen wurde die Lage der Dammachse des Absperrdammes bei Fluss-km 15+460 vorge- schlagen.

In der Phase der Baugrundhauptuntersuchungen sollten die 2D-tomographisch angelegten widerstandsgeoelektrischen Profilmessungen nochmals verdichtet und als Ergänzung zur Widerstandsgeoelektrik auf zwei Messlinien auch tomographisch konzipierte refraktions- seismische Messungen vorgenommen werden. Bedingt durch die zweimalige Verschiebung der Achse des Absperrdammes mussten letztendlich acht Messlinien widerstandsgeoelekt- risch und drei Messlinien refraktionsseismisch vermessen werden. Die Lage der als Widerstandsgeoelektrikprofile E 7 bis E 14 sowie als Seismikprofile S 1 bis S 3 bezeichneten Messlinien kann aus der Anlage A 2 ersehen werden. Auf den acht widerstandsgeoelektri- schen und die drei seismischen Messlinen wurden im Zeitraum zwischen März 2016 und Juli 2016 die Messdaten erfasst, diese einem anschließenden Datenprozessing unterzogen und die Vertikalschnittdarstellungen der Messdaten anschließend geologisch-strukturell interpre- tiert.

7.1 Widerstandsgeoelektrik 7.1.1 Beschreibung des Messprinzips

Bei den üblicherweise zur widerstandsgeoelektrischen Kartierung verwendeten Vierelektro- denanordnungen wird über die beiden äußeren Stromelektroden A und B ein niederfrequen- ter Wechselstrom I in den Boden eingespeist. Im Untergrund baut sich in Abhängigkeit von der in der Tiefe vorliegenden Gesteinsfolge ein elektrisches Feld auf, wo mit den Messson- den M und N die Potentialdifferenz (Spannung) U abgegriffen wird. Aus Spannung, Strom-

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stärke und den geometrischen Maßen der Messanordnung lässt sich der spezifische elektri- sche Widerstand errechnen, der einen Bezug zu den anstehenden Gesteinsarten und/oder zur Wasserführung des Untergrundes besitzt.

Zieht man die Elektroden A und B weiter auseinander, so dringt der Strom tiefer in den Bo- den ein und Änderungen der abgegriffenen Spannung sind die Folge. Es ist somit möglich, über die tiefenabhängig gemessenen Spannungswerte ein Widerstands-Tiefen-Profil zu er- halten und daraus einen Schichtenaufbau des Untergrundes abzuleiten. Dieses Messverfah- ren wird vertikale elektrische Sondierung oder geoelektrische Widerstandssondierung genannt. Wird jedoch eine konstant beibehaltene geometrische Messanordnung punktweise über eine Messfläche bewegt, so spricht man von einer geoelektrischen Kartierung. Dabei wird die laterale Widerstandsänderung kartiert, wobei die Wirktiefe des Stromes im Durch- schnitt 1/6 bis 1/8 der Aufstellungsweite AB beträgt. Unter der Erkundungstiefe soll jene Tie- fe verstanden werden, wo der Stromfluss mit der größten Wichtung verläuft und die Boden- schichten auf den gemessenen Summenwiderstand den stärksten Einfluss haben.

Eine Verknüpfung des Prinzips von geoelektrischer Kartierung und Sondierung stellt eine widerstandsgeoelektrische Messung in Form von Multielektrodenanordnungen dar, was auch als Messung von „Widerstands-Pseudosektionen“ bezeichnet wird. Dabei werden in einer Auslage eine festgelegte Anzahl Elektroden äquidistant gesteckt und über ein speziel- les Multi-Core-Kabel mit dem Steuergerät verbunden. Über eine programmgesteuerte Elekt- rodenauswahl mittels eines in die Geoelektrik-Apparatur integrierten PC werden alle ge- wünschten Vierpunkt-Anordnungen gemessen. Die daraus resultierenden scheinbaren elekt- rischen Widerstände können verschiedenen Wirktiefen (Z-Niveaus) zugeordnet werden. Die Widerstandsdarstellung der  -Werte ohne expliziten Tiefenbezug wird als „Widerstands- s Pseudosektion“ bezeichnet. Werden die Elektroden entlang einer Linie gesteckt, so spricht man von „Linienmessungen“, einer „Sondierungskartierung“ oder auch von „2D- tomographischen widerstandsgeoelektrischen Messungen“.

Liegen Messdaten von mehreren parallel verlaufenden Messlinien von, so können diese Messergebnisse auch als gemeinsamer Datensatz einem Prozessing bzw. einer Dateninver- sion unterzogen werden. Diese Form der räumlichen Auswertung von linienhaft gemessenen elektrischen Widerständen wird manchmal auch „2,5D“-tomographische widerstandsgeo- elektrische Messung bezeichnet.

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Stromeinspeisung: über Elektroden A und B Spannungsmessung: über Elektroden M und N Konfiguration Schlumberger: MN = const., AB > 3 x MN

Geber und Steuereinheit

A''' M''' N''' B''' A'' M'' N'' B'' A' M' N' B' Multi-Core Kabel A''' M''' N''' B''' A'' M'' N'' B'' A' M' N' B'

A''' M''' N''' B''' A'' M'' N'' B'' A' M' N' B' Elektroden

GOK

Z 1

Z 2

Z 3

Abb. 4: Messprinzip der Widerstandsgeoelektrik als Multielektrodenmessung.

Foto 5: 2D-tomographische widerstandsgeoelektrische Messung

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Die gespeicherten Messwerte werden einem Datenprozessing unterzogen, um einen realen Tiefenbezug der Werte des elektrischen Widerstandes für einzelne „Zellen“ im Untergrund zu erhalten. Durch ein Datenprozessing (finite-element-modelling oder finite-difference- modelling) werden bis zur möglichen Aussagetiefe der Elektrodenkonfiguration die elektri- schen Widerstände oder die elektrischen Leitfähigkeiten der einzelnen Zellen auf der Basis eines aus den Messwerten abgeleiteten Anfangsmodells modelliert und mit den realen Messdaten verglichen. Durch eine iterative Verbesserung des Anfangsmodells im Vergleich mit dem Modell auf Basis der realen Messdaten erhält man eine modellierte zweidimensiona- le Verteilung des elektrischen Widerstandes im Untergrund, die am Ende des Prozessings nur relativ wenig von der realen (gemessenen) Widerstandsverteilung im Untergrund ab- weicht. Diese Abweichung wird in % angegeben und stellt ein wesentliches Kriterium für die Qualität der Messdatensätze und die Anpassung der berechneten tiefenbezogenen Wider- stands-Tiefenschnittes an die Feldmessdaten dar. Das Resultat des Prozessings von Mess- datensätzen von widerstandsgeoelektrischen Messungen sind so genannte „Widerstands- Tiefen-Schnitte“.

Falls Eichbohrungen oder ähnliche geotechnische Aufschlüsse im Untersuchungsgebiet vor- handen sind, kann zur standortbezogenen stratigraphischen Interpretation der geoelektri- schen Messdaten das üblicherweise aus der gemessenen Widerstandsverteilung gebildete Anfangsmodell noch verfeinert werden, indem die Bodenschichtung in die Widerstandsbele- gung der Zellen für das Anfangsmodell für den elektrischen Widerstand einfließen.

Es ist selbstverständlich auch möglich, die Messungen des elektrischen Widerstandes im Untergrund als dreidimensionale widerstandsgeoelektrische Messungen vorzunehmen. Man spricht dann von „Flächenmessungen“, „Arrays-Messungen“ oder auch von „3D- tomographischen widerstandsgeoelektrischen Messungen“. Bei flächenhaften wider- standsgeoelektrischen Messungen erhält man die räumliche Verteilung des elektrischen Wi- derstandes resp. der elektrischen Leitfähigkeit im Boden. Eine derartige Elektrodenanord- nung ist jedoch außerordentlich aufwändig und wurde bei den widerstandsgeoelektrischen Messungen im Frühjahr 2016 auf den Flächen für das anzulegende HWRB II nicht durchge- führt.

Weitere Details zu Durchführung widerstandsgeoelektrischer Messungen in unterschiedli- chen Elektrodenkonfigurationen, zu den theoretischen Grundlagen von Potentialverteilungen im Boden, zu den verwendeten Ausrüstungen bei Messungen mittels Gleichstrom oder nie- derfrequentem Wechselstrom und zum Datenprozessing können gängigen Nachschlagewer- ken entnommen werden (z. B. [13]).

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7.1.2 Gerätetechnik, Messparameter und Datenprozessing

Die widerstandsgeoelektrischen Messungen erfolgten unter Verwendung einer Geoelektrikapparatur vom Typ GeoTom MK8E1000 des Herstellers GEOLOG 2000 Fuß/Hepp GdbR, Ingenieurbüro für System- und Messtechnik aus Augsburg und max. vier Multi-Core-Kabeln mit jeweils 25 Abgriffen (50 Elektroden bei Linienmessungen im „Roll- Along-Modus“). Die Steuerung der Geoelektrikapparatur zur Auswahl der jeweiligen Elektro- den und Sonden geschah über einen externen PC mit gerätespezifischer Software (GeoTom, Version 7.24).

Die auf den einzelnen Linien durchgehend in Wenner-Schlumberger-Konfiguration realisier- ten 2D-tomographischen widerstandsgeoelektrischen Messungen erreichten bei verwende- ten 50 Elektroden pro Sektion, einem Elektrodenabstand von 2 m und min. 10 durch die Elektrodenansteuerung erfassten Tiefenniveaus eine Erkundungstiefe von mindestens 15 m bezogen auf die Geländeoberkante.

Foto 6: Verwendete Geoelektrikapparatur GeoTom MK8E1000

Die Lagefestlegung und Einmessung aller geophysikalischen Messprofile erfolgte unter Ver- wendung eines DGPS-Empfängers der Fa. Trimble (Rover Trimble 5700). Die Höhenermitt-

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lung der Elektrodenpositionen bildet die Grundlage für ein korrektes Datenprozessing der geophysikalischen Messwerte sowie eine geländebezogene Darstellung der Resultate bei einem nichtvernachlässigbaren Relief in der Geländemorphologie. Die Tabelle 2 fasst noch- mals wesentliche Angaben zu den in der Zeit zwischen dem 04.03.2016 und dem 10.05.2016 realisierten 2D-tomographischen widerstandsgeoelektrischen Messungen zu- sammen.

Tabelle 2: Übersicht zu den Messlinien der 2D-tomographisch ausgeführten wider- standsgeoelektrischen Messungen

Die Gesamtlänge der acht im Rahmen der Baugrundhauptuntersuchungen widerstandsgeo- elektrisch untersuchten Messlinien betrug 1.684 m. Der Verlauf und die Messrichtung aller in den Jahren 2015 und 2016 im Tal der Kleinen Striegis gemessenen widerstandsgeoelektri- schen Messprofile wurde in dem als Anlage A 2 den Ergebnisbericht beigefügten Lageplan eingezeichnet.

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Die an der Erdoberfläche im Bereich der Talaue und den Talhängen anstehende gemischt- körnig ausgebildete Oberbodenschicht war bei der vorgefundenen ausreichenden Durch- feuchtung infolge von gelegentlichen Niederschlägen im Vorfeld der Messkampagne im März 2015 sowie im März und im Mai 2016 als günstig für die Durchführung der konzipierten wi- derstandsgeoelektrischen Messungen einzuschätzen. Die Übergangswiderstände zwischen den Elektroden und dem Boden lagen überwiegend in der Größenordnung von 5 kΩ bis max. 10 kΩ.

Die Feldmessdaten wurden nach Abschluss der Geländearbeiten in den Geschäftsräumen der analytec Dr. Steinhau Ingenieurgesellschaft für Baugrund, Geophysik und Umweltengi- neering mbH in Chemnitz-Mittelbach im Abschnitt 7.1.1 beschriebenen weiterführenden Datenprozessing unterzogen. Die Darstellung der Widerstandspseudosektionen und die In- version der Feldmessdaten zu Widerstands-Tiefen-Schnitte wurde unter Verwendung des Programmes RES2DINV (Version 3.59, vertrieben durch Geotomo Software Sdn. Bhd., Penang, Malaysia) für die Linienaufstellungen durchgeführt. Diese Resultate sind dem Er- gebnisbericht als Anlage A 3 (Blatt 1 für die senkrecht zur Kleinen Striegis verlaufenden Messprofile und Blatt 2 für die talparallel angelegten Messprofile) beigefügt.

7.2 Refraktionsseismik 7.2.1 Beschreibung des Messprinzips

In der Geophysik wurden während der letzten Jahrzehnte verschiedene seismische Metho- den entwickelt. Allen gemeinsam ist die Verwendung von seismischen Wellen, die sich im Untergrund ausbreiten. Der Ursprung der seismischen Wellen, die mit der Schallwelle im Medium Luft verglichen werden können, ist z. B. ein Erdbeben (Seismologie) oder eine Sprengung, aber auch eine Energieanregung mittels Hammerschlag oder beschleunigtem Fallgewicht (als Reflexionsseismik oder Refraktionsseismik). Der Energieeintrag in den Un- tergrund wird bei seismischen Messungen als „Schuss“ bezeichnet. Gemessen werden bei den seismischen Messungen Eigenschaften der seismischen Wellen (Laufzeit, Frequenz, Phase u. ä.). Als Sensoren werden s. g. „Geophone“ verwendet, die auch geringfügigste Bodenerschütterungen erfassen können. Bei den Geophonen handelt es sich im Wesentli- chen um frei schwingende Spulen, die beim Schwingen entsprechend ihrer Bewegungsbahn Induktionsspannungen an einen Verstärker und von dort an ein Speichermedium weiterlei- ten. Im Fall der Nutzung einer künstlichen Quelle als Erzeuger seismischer Wellen besteht deren Vorteil darin, dass man den Zeitpunkt und den Ort des Entstehend der seismischen Welle kennt und als Basis für die Auswertung der Wellenausbreitung nutzen kann.

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Anregung der seismischen Welle am Schusspunkt

Seismograph

Geophone GOK

h 1 Schicht 1 mit v < v 1 2

Schicht 2 h 2 mit v < v 2 3

Laufwege der refraktier- Schicht 3, v 3 ten seismischen Wellen

Abb. 5: Messprinzip bei einer refraktionsseismischen Messung.

Je nach Struktur und physikalischen Eigenschaften des Untergrundes werden die seismi- schen Wellen gebrochen, gedämpft, gebündelt, beschleunigt oder verzögert. Aus den Daten der Schusspunktpositionen und –zeiten, Laufzeiten der Wellen und den zugehörigen Auf- tauchorten, die durch die Geophonpositionen definiert sind, erlaubt die Theorie, nunmehr Rückschlüsse auf die Struktur des durchstrahlten Mediums zu ziehen. Bei jedem seismi- schen Ereignis wird ein breites Spektrum verschiedener seismischer Wellentypen (z. B. Oberflächenwellen, Scherwellen und Längs- oder Longitudinalwellen) erzeugt. Die schnelle- ren Longitudinalwellen, die deshalb auch Primär- oder P-Wellen genannt werden, sind im Fall der „Refraktionsseismik“ Gegenstand der Untersuchung. Geologische Grenzflächen, die sich durch eine sprunghafte Änderung der Wellengeschwindigkeit auszeichnen, führen zur Wellenbrechung bzw. Refraktion, sodass sich die seismische Energie entlang des „Refrak- tors“ fortpflanzt und von jedem Punkt der Schichtgrenze nach dem Huygens´schen Prinzip“ in alle Richtungen abgestrahlt wird. In der Nähe der Energiequelle gibt es noch keine refraktierte Welle. Hier trifft zuerst die s. g. „direkte Welle“ oder auch eine „Tauchwelle“, die als Welle zwischen der Erdoberfläche und der ersten Schichtgrenze entlangläuft, am Schwingungsaufnehmer (Geophon) ein.

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Die Ermittlung der Tiefenlage von Schichtgrenzen und von seismischen Wellengeschwindig- keiten in einzelnen Schichten ist die Grundaufgabe (refraktions-)seismischer Messungen. Diese Informationen lassen Aussagen über den strukturellen Aufbau des Untergrundes und dessen physikalische Eigenschaften zu.

Die Refraktionsseismik bedient sich des Wellentyps der refraktierten Welle („Kopfwelle“ oder „Mintrop-Welle“). Diese breitet sich entlang von Grenzflächen (Schichtgrenzen) aus, die Ma- terialien (Böden, Gesteine) mit einer unterschiedlichen seismischen Impedanz I (Produkt aus Wellengeschwindigkeit v und Dichte ) trennen. Damit es zu einer Ausbildung einer refraktierten Welle kommt, muss die Impedanz I in der liegenden Schicht größer sein als die 2 Impendanz I in der hangenden Schicht. Dies ist in der Regel erfüllt, wenn die Wellenausbrei- 1 tungsgeschwindigkeit v größer als v ist. 2 1

Bei der Ausbreitung der angeregten seismischen Welle entlang der Grenzfläche zwischen zwei Materialien mit einem ausreichenden Geschwindigkeitskontrast, die mit der Geschwin- digkeit v der tiefergelegenen Schicht erfolgt, wird ständig Energie in Richtung der Erdober- 2 fläche zurückgeworfen, wo diese Signale mit Schwingungsaufnehmern (Geophonen) regis- triert werden können. Die Datenaufnahme für die refraktierte Welle erfolgt daher bei Routi- nemessungen üblicherweise entlang einer Profillinie mit sich überlappenden Profilstücken. Für die Auswertung refraktionsseismischer Daten müssen in einem ersten Schritt die Lauf- zeiten der Ersteinsätze bestimmt und in Laufzeitdiagrammen dargestellt werden. Bei geneig- ten oder gekrümmten Schichten sowie lateralen Geschwindigkeitsänderungen sind mindes- tens zwei Schüsse außerhalb der Profillinie notwendig („Schuss“ und „Gegenschuss“), um so die wahren Laufzeitgeschwindigkeiten der refraktierten Welle zu berechnen. Die Auswertung der Seismogramme erfolgt über direkte Inversionsverfahren, die eine Rekonstruktion der Schichtgrenzen und Schichtgeschwindigkeiten direkt aus den Laufzeitdaten gewährleisten.

Weitere Details zu Durchführung hammerschlagseismischer Messungen, zu deren theoreti- schen Grundlagen, den verwendeten Ausrüstungen und zum Datenprozessing können gän- gigen Grundlagendarstellungen entnommen werden (z. B. [13]).

7.2.2 Messparameter, Profillage und Datenprozessing

Die refraktionsseismischen Messungen wurden auf drei Messlinien in der Talaue der Kleinen Striegis vorgenommen, von denen die Messprofile S 1 und S 2 senkrecht zur Talachse im

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Bereich von zwei Standorten des Erddammes angelegt wurden und eine weitere Messlinie (S 3) parallel zur Kleinen Striegis in der Talmitte verlief (vgl. auch Anlagen A 2 und A 3/6).

Tabelle 3: Übersicht zu den refraktionsseismisch untersuchten Messprofilen

Die refraktionsseismischen Messungen wurden am ursprünglich geplanten Standort des Ab- sperrbauwerkes als Seismikprofil S 1 bei Fluss-km 14+630 parallel zum Elektrikprofil E 8 und orthogonal dazu als Seismikprofil S 3 im Bereich des Profils E 1 der widerstandsgeoelektri- schen 2D-tomographischen Messungen ausgeführt. Die seismische Messlinie S 1 setzt sich aus insgesamt 4 Sektionen zusammen, wobei eine Auslage („Spread“) jeweils 115 m lang war und aus 24 Geophonpositionen mit 5 m Punktabstand bestand. Nur die letzte Auslage war mit 18 Geophonmesspunkten nur 85 m lang. Die einzelnen Auslagen überlappten ei- nander jeweils um 40 m, damit eine vollständige Überdeckung des gesuchten Refraktors als Grenze zwischen dem Verwitterungszersatz des Festgesteins und dem entfestigten Festge- stein noch in mehr als 20 m Tiefe gewährleistet ist. Die Messlinie S 3 wurde aus einer kom- pletten Aufstellung aller 24 Geophone, ebenfalls im 5 m-Abstand positioniert, gebildet. Bei jeder kompletten Auslage wurde an 7 Anregungspunkten der Energieeintrag durch Hammerschlag vorgenommen. Es handelte sich dabei Schüsse bei folgenden Positionen in jeder Auslage:

Schuss 1 Profilmeter 0 (bezogen auf die jeweilige Auslage) Schuss 2 Profilmeter 20 Schuss 3 Profilmeter 40 Schuss 4 Profilmeter 57,5 Schuss 5 Profilmeter 75 Schuss 6 Profilmeter 95 Schuss 7 Profilmeter 115

Bei der gekürzten vierten Auslage des Seismikprofils S 1 erfolgte der Schuss 6 als letzter Anregungspunkt bei Profilmeter 85. Insgesamt wurde 34 Schüsse auf den beschriebenen 5 Auslagen der beiden Messlinien S 1 und S 3 mit einer Gesamtlänge von 425 m ausgeführt.

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Die Lage der beiden refraktionsseismisch untersuchten Messlinien kann aus der Anlage A 2 ersehen werden.

Nach der Neuplanung und der resultierenden Verlegung des Standortes für das Dammbau- werk zum Fluss-km 14+695 im April 2016 erfolgten als Ergänzung der vorgenommenen wi- derstandsgeoelektrischen Messungen auf dem Geoelektrikprofil E 11 nunmehr auch die zu- gehörigen refraktionsseismischen Messungen auf der um 85 m nach SW verschobenen (ak- tuellen) Dammachse des geplanten Absperrbauwerkes. Die neue Messlinie für die refrakti- onsseismischen Messungen hatte zudem den Vorteil, dass die Bohrprofile und Schichten- verzeichnisse der geotechnischen Aufschlüsse BS 2/16, BK 6, BS 3/16, BS 5/16, BK 2, BK 4 und BK 5 sowie die Schlagzahlen n der schweren Rammsondierungen DPH 2, DPH 3, 10 DPH 5 und DPH 6 in die Interpretation der refraktionsseismischen Messergebnisse einbezo- gen werden konnten.

Die refraktionsseismischen Messungen wurden auf der Aufstandsfläche des aktuellen Dammstandortes als Seismikprofil S 2 parallel zum Geoelektrikprofil E 11 beginnend ab dem Ansatzpunkt der Rammkernsondierung BS 2/16 durchgeführt. Die seismische Messlinie S 2 besteht aus fünf Auslagen, wobei jede Auslage („Spread“) eine Länge von 69 m erreichte und aus 24 Geophonpositionen mit 3 m Punktabstand bestand. Die einzelnen Auslagen überlappten einander um 48 m, um eine lückenlose Abbildung der Refraktoren im Unter- grund gewährleisten zu können.

Bei jeder Auslage auf der Messlinie S 2 wurde an 11 Anregungspunktes der Energieeintrag durch Hammerschlag vorgenommen. Die Schüsse erfolgten dabei an folgenden Positionen:

Schuss 1 Profilmeter 0 (bezogen auf die jeweilige Auslage) Schuss 2 Profilmeter 7 Schuss 3 Profilmeter 14 Schuss 4 Profilmeter 21 Schuss 5 Profilmeter 28 Schuss 6 Profilmeter 34,5 Schuss 7 Profilmeter 41 Schuss 8 Profilmeter 48 Schuss 9 Profilmeter 55 Schuss 10 Profilmeter 62 Schuss 11 Profilmeter 69

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Insgesamt erfolgten 54 Schüsse auf den beschriebenen 5 Auslagen der Messlinie S 2. Eine Schussposition musste auf Grund der Lage im Flussbett der Kleinen Striegis ausgelassen werden (3. Auslage, Schuss 7 bei Profilmeter 41). Die Gesamtlänge des Profils S 2 beträgt 261 m. Die Lage dieser refraktionsseismischen Messlinie S 2 kann ebenfalls der Anlage A 2 entnommen werden.

Eingesetzt wurde eine digitale, vierundzwanzigkanalige Messapparatur vom Typ GEODE der Fa. Geometrics Inc. (USA). Für die refraktionsseismischen Messungen kamen 14-Hertz- Geophone zum Einsatz. Als Energiequelle diente ein 5 kg schwerer Vorschlaghammer. Über eine Metallplatte wurde die Energie in den Boden eingebracht. Zur Verbesserung des Signal- Rausch-Verhältnisses wurden die Messungen durch die Ausführung mehrerer Hämmerschläge („Stapelung“) wiederholt.

Foto 7: Verwendete Seismikausrüstung GEODE von Geometrics Inc.

Die Steuerung der Seismikapparatur erfolgte mittels der Software MGOS (Multiple Geode Operating System) des Hardwareherstellers. Bei den Messungen auf den Seismikprofilen wurden die Spuren mit einer Samplingrate von 0,125 ms abgetastet, wobei jeweils ein Zeit- fenster von 0,50 s aufgezeichnet wurde. Es wurden keine Hard- oder Softwareaufnahmefilter während der Records eingesetzt.

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Zum Picken der Ersteinsätze in den seismischen Spuren wurde das Programm PICKWIN der Fa. Geometrics (Vers. 3.2.0.1) genutzt. Die Schuss- und Geophonpunktkoordinaten wurden Profilmeterbezogen für die einzelnen Sektionen korrigiert. Vor dem Picken der Ersteinsätze wurden alle Spuren des jeweiligen Seismogramms einer Bandpassfilterung mit Cut-Off- Frequenzen von 56 und 640 Hz unterzogen.

Die Auswertung/Interpretation der refraktionsseismischen Daten geschieht üblicherweise auf der theoretischen Grundlage der "Generalized Reziprocal Time Method (GRM)" (Palmer, 1980). Die Ausgangsbasis für die Interpretation ist die Zuordnung von Korrelationsgeraden für die direkte Welle und die folgenden refraktierten Wellen in der Seismogrammmontage. Es wurde beim Messprojekt südwestlich von Berthelsdorf ein tomographisches Inversionsver- fahren gewählt, das über das „Raytracing“-Prinzip eine Minimierung der Abweichung zwi- schen den „gepickten“ Laufzeiten für die Ersteinsätze der P-Welle in den bei der Feldmes- sung erhaltenen Daten und den aus einem Blockmodell im Finiten-Differenzen-Verfahren erhaltenen Laufzeitkurven durchführt. Dieses Auswerteverfahren ist neben zwei anderen Auswerteverfahren in dem für das Datenprozessing verwendeten Software PLOTREFA der Fa. Geometrics enthalten. Damit konnte über die iterative Annäherung von gemessenen und modellierten Laufzeitkurven eine zweidimensionale P-Wellengeschwindigkeitsverteilung im Untergrund und damit ein Ansatz vor eine geologische Interpretation der refraktionsseismi- schen Messergebnisse erhalten werden.

Die gepickten Laufzeiten der Ersteinsätze und die zugehörigen durch das verwendete Inver- sionsverfahren erhaltenen tiefenbezogenen P-Wellen-Geschwindigkeiten können für die Seismikprofile S 1 bis S 3 bei Notwendigkeit vorgelegt werden.

7.3 Interpretation der geophysikalischen Messungen 7.3.1 Allgemeine Vorbemerkungen

Das Problem bei der Interpretation von widerstandsgeoelektrischen Messungen besteht häu- fig darin, dass ein Unterschied im Wassergehalt des Festgesteins bzw. der Bodenfeuchte in Böden und verwitterten Festgesteinen zu einem breiten Schwankungsbereich des elektri- schen Widerstandes der betreffenden Bodenschichten bzw. Gesteine führt. Die folgende Tabelle 4 gibt daher einige Orientierungswerte für die zu erwartenden spezifischen elektri- schen Widerstände im Messgebiet an.

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Tabelle 4: Spezifische elektrische Widerstände für verschiedene Böden und Festgestein sowie Grundwasser (grob abgeschätzte Werte)

In den widerstandsgeoelektrisch untersuchten Untersuchungsgebieten für die Errichtung eines Absperrdammes für ein HWRB sind primär die Variationen des Feinkornanteils in den quartär abgelagerten Böden (Lehmböden, Auesand, Flusskies/-schotter u. ä.) und im Verwitterungszersatz der zu erwartenden Festgesteine des Rotliegenden, des Karbons und des Altpaläozoikums maßgeblich für laterale Veränderungen der Porosität der Böden, für Schwankungen des Wassergehaltes in den Bodenarten und damit auch für die Veränderlich- keit des elektrischen Widerstandes von Böden mit einer ähnlichen mineralischen Zusam- mensetzung. Dadurch bilden sich u. U. die Unterkante der Quartärablagerungen bzw. die Oberkante des Festgesteinszersatzes, geologische Störungsbereiche im Betrachtungsraum, unterschiedliche Entfestigungsgrade und Zusammensetzungen des Festgesteins und mglw. auch die Verbreitung von bindigen Böden über dem Festgesteinszersatz oder den Flusskie- sen auf den Profillinien in den Widerstands-Tiefen-Schnitten ab.

Im grundwassererfüllten Tiefenbereich wirkt sich maßgeblich die Grundwasserführung auf die Ohm’schen Widerstände der Böden aus und der Matrixeinfluss tritt dadurch in den Hin- tergrund. Die entscheidende Einflussgröße auf die Größenordnung der zu messenden spezi- fischen elektrischen Widerstände ist demnach der Wassergehalt in den Böden, wobei der oberhalb des Grundwasserspiegels sich der Feinkornanteil in den Böden signifikant auf den Wassergehalt und damit auf die Größenordnung des Messwertes auswirkt. Es gilt allgemein die Regel, dass mit einer steigenden Wasserführung im Boden, Lockergestein sowie mehr oder weniger verwitterten Festgestein der Ohm´sche Widerstand des Materials sinkt.

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Die refraktionsseismischen Messungen verfolgten primär das Ziel, über die räumliche Erfas- sung von Unterschieden der Ausbreitungsgeschwindigkeit von elastischen Wellen einen Bei- trag zur Differenzierung des geologischen Untergrundes unter den geplanten Dammaufstandsflächen hinsichtlich der Mächtigkeit der Bodenbedeckung über dem Verwitterungszersatz der zu erwartenden Festgesteine sowie zum Auftreten von geologi- schen Störungszonen im Festgestein unter der Bodenbedeckung zu liefern. Hierzu ist die Refraktionsseismik als zweites oberflächengeophysikalisches Messverfahren als Ergänzung zur Widerstandsgeoelektrik sehr geeignet, weil die seismischen Messungen ein Wellenver- fahren darstellen und somit gegenüber widerstandsgeoelektrischen Messungen, die auf ei- nem Potentialverfahren beruhen, einen anderen prinzipiellen Wirkmechanismus bei den ausgeführten geophysikalischen Messungen ausnutzen. Zudem wird bei seismsichen Mes- sungen mit der Dichte des Bodens bzw. des Gesteins auch eine andere physikalische Größe als bei den geoelektrischen Messungen ausnutzt, da die Messeffekte bei der Widerstands- geoelektrik auf Veränderungen des elektrischen Widerstandes bzw. der elektrischen Leitfä- higkeit beruhen.

Auch für die bei den refraktionsseismischen Messungen ermittelten bzw. genutzten Longitu- dinalwellengeschwindigkeiten gibt es charakteristische Zuordnungen zu Böden und Gestei- nen, wobei auf die geologischen Verhältnisse im Untersuchungsgebiet Bezug genommen wird (s. Tabelle 5).

Tabelle 5: Longitudinalwellengeschwindigkeit für verschiedene Böden und Fest- gesteine (grob abgeschätzte Werte)

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7.3.2 Baugrundbezogene Interpretation der geophysikalischen Messungen

Die Anlagen A 3/1 und A 3/2 fassen die Resultate der im März 2015 sowie im Zeitraum März bis Mai 2016 vorgenommenen linienhaften (2D-tomographischen) widerstandsgeoelektri- schen Messungen in Form von Widerstands-Tiefen-Schnitten für die senkrecht zur Talachse bzw. talparallel angelegten widerstandsgeoelektrischen Messlinien zusammen. Die weiteren Anlagen A 3/3 bis A 3/5 beinhalten die Zusammenstellung der Resultate der widerstands- geoelektrischen und der refraktionsseismischen Messungen in Form von Widerstands- Tiefen- sowie Geschwindigkeits-Tiefen-Schnitten mit eingetragenen Bohrergebnissen und zugehöriger struktureller geologisch-tektonischer Interpretation. Die Anlage A 3/6 liefert eine Darstellung der Tiefenlage des Übergangs vom stark verwitterten bzw. entfestigten Festge- steins zum sich anschließenden nur mäßig verwitterten bzw. nur wenig entfestigten Festge- stein in Form einer NHN-bezogenen Isolinienkarte, aus der Informationen zu Aufragungen von Felshärtlingen oder tiefreichenden Verwitterungszonen im Bereich geologischer Störun- gen entnommen werden können. In diese Isolinienkarte wurden auch die Achsen der auf der Grundlage der geophysikalischen Messungen interpretierten Streichrichtungen vermuteter geologischer Störungen eingezeichnet.

In den Widerstands-Tiefen-Schnitten lässt sich eine prinzipielle Dreiteilung in der vertikalen Schichtung erkennen. Die nahe der Oberfläche anstehenden quartären Bodenbildungen in Form von Löß- und Auelehmböden sowie Flusskiesen zeichnen sich durch elektrische Wi- derstände in einem breiten Wertebereich zwischen min. < 70 Ωm und max. > 1.000 Ωm aus. Die UK der quartären Bodenbildungen liegt ungefähr zwischen 2 m und 4 m u. GOK. Die Größenordnung der elektrischen Widerstandswerte wird stark durch den Feinkornanteil und den Wassergehalt der Böden beeinflusst.

Anschließend folgt in der Tiefe eine deutlich niederohmigere Zone mit elektrischen Wider- standwerten, die schwerpunktmäßig zwischen 30 Ωm und 100 Ωm liegen. In den Vertikal- schnitten wird diese Zone durch die blauen Farbtöne charakterisiert. Es handelt sich bei die- ser niederohmigen Schicht um den Verwitterungszersatz der im Messgebiet verbreiteten Festgesteine (Ton-, Schluff- und Sandsteine, Konglomerate, Brekzien und Grauwacken). Dabei bilden sich die völlig zu bindigen Böden verwitterten Ton- und Schluffsteine aus dem Rotliegend durch die niedrigsten Ohm´schen Widerstandswerte um 30 Ωm ab. Die Konglo- merate und Brekzien liegen durch die sehr gute Wasserführung und die Mineralisierung des Grundwassers nicht viel darüber (50 Ωm bis 80 Ωm) und damit auch noch im zweistelligen Wertebereich.

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Die dritte Schicht in den Widerstands-Tiefen-Schnitten wird durch eine erneute Zunahme des elektrischen Widerstandes mit der Tiefe charakterisiert. Die Größenordnung des Ohm´schen Widerstandes übersteigt teilweise die Schwelle von 1.000 Ωm. Die Zone der allmählich an- steigenden elektrischen Widerstandswerte deutet auf den Übergang vom Verwitterungszersatz des Festgesteins bzw. sehr stark geklüftetem und gebrochenem Fels zu entfestigtem bis angewittertem und nur mäßig geklüftetem Festgestein hin. Dabei fällt beim Betrachten der Anlage A 3/1 auf, dass speziell auf den Vertikalschnittdarstellungen der Geoelektrik-Querprofile E 3, E 7 und E 8 als auch in der Anlage A 3/2 auf den Geoelektrik- Längsprofilen E 1 und E 10 solche hochohmigen Profilabschnitte mit z. T. mehr als 1.000 Ωm auftreten. Bei den Querprofilen zur Talachse betrifft es folgende Abschnitte:

Messlinie E 3 Profilmeter 100 – 220 Messlinie E 7 Profilmeter 140 – 235 Messlinie E 8 Profilmeter 135 – 250 Messlinie E 11 Profilmeter 240 – Profilende.

Auf den Längsprofilen sind folgende Profilabschnitte auffällig hochohmig:

Messlinie E 1 bis Profilmeter 200 Messlinie E 10 Profilmeter 0 – 50

Auf der Messlinie E 11 wurden im auffällig hochohmigen Abschnitt beim Abteufen der Boh- rung BK 5 kompakte und vergleichsweise wenig geklüftete Grauwacken erbohrt. In den übri- gen hochohmigen Anomalien auf den Messlinien E 1, E 3, E 7, E 8 und E 10 gibt es bisher noch keine Kernbohrungen, die den Verwitterungszersatz des Festgesteins durchteuften und danach das entfestigte bis angewitterte Festgestein aufgeschlossen haben. Es ist zu vermu- ten, dass diese hochohmigen Bereiche im Untergrund, die nicht mit den anstehenden Grau- wacken korrelieren, durch das Auftreten von Metagranitoiden unter Bodenbedeckung („Fran- kenberger“ bzw. Augengneis) bewirkt werden könnten. Gestützt wird diese geologische In- terpretation auch durch die Resultate der refraktionsseismischen Messungen auf den Mess- profilen S 1 bis S 3 (vgl. Anlagen A 3/3 bis A 3/5).

Auch nach der Auswertung der refraktionsseismischen Messungen ließ sich in den Ge- schwindigkeits-Tiefen-Schnitten eine vertikale Dreigliederung erkennen. Die quartären Bo- denbildungen zeichnen sich in diesen Vertikalschnitten durch P-Wellen-Geschwindigkeiten von weniger als ca. 1.000 m/s aus. Der Verwitterungszersatz der Festgesteine und der in- tensiv geklüftete bzw. tektonisch beanspruchte Fels bilden sich in den Geschwindigkeits- Tiefen-Schnitten durch Longitudinalwellengeschwindigkeiten zwischen > 1.000 m/s und max. 3.000 m/s ab. Bei Ausbreitungsgeschwindigkeiten von v > 3.000 m/s ist mit dem Übergang p zu entfestigten bis angewitterten und nur mäßig geklüfteten Festgestein zu rechnen.

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Auf den quer zur Talachse der Kleinen Striegis angelegten Seismik-Profilen S 1 und S 2 ist bei der Messlinie S 1 nordwestlich der Kleine Striegis eine Hochlage von Gesteinen mit einer relativ hohen Longitudinalwellengeschwindigkeit v >3.000 m/s zu erkennen. Bereits in 14 m p Tiefe u. GOK liegt die Ausbreitungsgeschwindigkeit der P-Wellen bei mehr als 3.500 m/s, was auf einen nur mäßig entfestigten Fels und eine mittlere Klüftigkeit hinweist. Eine zweite derartige Geschwindigkeitsanomalie mit relativ hohen P-Wellen-Geschwindigkeiten v > 3.500 m/s liegt am Ende der Messlinie S 1 ab Profilmeter (PM) 250. Bei dieser letztge- p nannten Zone handelt es sich um das Anstehen von nur wenig verwitterten Grauwacken unter Bodenbedeckung (vgl. Fotodokumentation in der Anlage A 7).

Auch auf dem Seismikprofil S 2, das auf der aktuellen Dammachse gemessen wurde, zeich- nen sich tiefenbezogen signifikante Geschwindigkeitsunterschiede im Profilverlauf ab. Einer- seits ist zwischen PM 0 und PM 100 sowie zwischen PM 140 und PM 240 ein relativ geringer Geschwindigkeitsgradient als Funktion der Tiefe zu beobachten, was bedeutet, dass die an- stehenden Festgesteine in diesen Profilabschnitt tiefreichend verwittert und entfestigt vorlie- gen. Die P-Wellen-Geschwindigkeit steigt nur langsam mit der Tiefe an und erreicht erst in einer Tiefe von mehr als 15 m u. GOK einem Wert von mehr als 3.000 m/s. Andererseits gibt es auch mindestens zwei Zonen mit relativ hohen Longitudinalwellengeschwindigkeiten von deutlich mehr als 3.000 m/s, die vergleichsweise oberflächennah schon in 4 bis 6 m u. GOK einsetzen . Diese Messeffekte deuten wiederum auf Aufragungen von nur mäßig bis wenig geklüftetem Festgestein in Form einer Felshochlage hin. Solche Zonen sind auf dem Seismikprofil S 2 zwischen PM 100 und 140 und am südöstlichen Profilende ab PM 250 zu prognostizieren. Möglicherweise gibt es zusätzlich einen kleinen Härtling auch zwischen PM 40 und 50.

Das dritte Seismikprofil S 3 verläuft parallel zur Kleinen Striegis bzw. zum Fahrweg, quert dabei die bis Mai 2016 vorgesehene Baufläche des Absperrdammes bei Fluss-km 14+610 und endet 5 m nach dem Ansatzpunkt der Baugrundbohrung BK 3 auf der aktuell geplanten Fläche für den Absperrdamm des HWRB. Im Geschwindigkeits-Tiefen-Schnitt für die P- Wellen-Geschwindigkeit auf dem Profil S 3 ist zu erkennen, dass zwischen PM 20 und PM 75 bereits in 7 … 8 m u. GOK relativ hohe P-WellenGeschwindigkeiten mit Werten für v > 3.500 m/s zu verzeichnen sind, was erneut auf eine Aufragung von nur wenig entfestig- p tem Fels (mglw. Augengneis) hindeutet. Danach schließt in südlicher Richtung ein vermutlich tektonisch gestörter Bereich bzw. eine geologische Störung an, die bis zum Profilende des Seismikprofils S 3 nahe der Baugrundbohrung BK 3 reicht. Aus der Interpretation der durchgeführten widerstandsgeoelektrischen und refraktionsseismi- schen Messungen ist zu schlussfolgern, dass im Untergrund der Talaue der Kleine Striegis

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im geophysikalisch erfassten Messgebiet sich mindestens eine, vermutlich aber sogar zwei oder drei tektonisch gestörte Bereiche parallel zur Talachse erstrecken und zusätzlich min- destens eine geologische Störung oder eine Scharung mehrerer paralleler Strukturen +/- senkrecht zur Talachse der Kleinen Striegis im Bereich der bis zum Mai 2016 angedachten Aufstandsfläche für den Absperrdamm des HWRM verläuft.

Das Relief der OK des relativ kompakten und nur mäßig entfestigten Festgesteins wurde höhenbezogen (NHN-Höhen) in den Lageplan des Untersuchungsgebietes eingezeichnet. Diese Isoliniendarstellung ist als Anlage A 3/6 diesem Ergebnisbericht beigefügt. Die aus den Resultaten der geophysikalischen Messungen interpretierten geologischen Störungsver- läufe sind ebenfalls in diese graphische Darstellung eingeflossen.

8 Geotechnische Aufschlüsse, Feldversuche und Laboruntersuchungen

In der Untersuchungsphase der Baugrundvoruntersuchungen wurden an den beiden in die Planung einbezogenen Standorten für den Absperrdamm des HWRB insgesamt 11 Kleinrammkohrungen (= Rammkernsondierungen resp. RKS) und drei schwere Ramm- sondierungen (DPH) ausgeführt. Die Ansatzpunkte dieser geotechnischen Aufschlüsse wur- den in den beigefügten Lageplan (Anlage A 2) eingetragen. Weiterhin wurden während der Baugrundvoruntersuchungen eine kleine Anzahl an bodenmechanischen Probenuntersu- chungen (Ermittlung von Kornverteilungskurven, Bestimmung von Konsistenzgrenzen bei bindigen Böden) realisiert. Die Resultate dieser geotechnischen Aufschlussarbeiten und der bodenmechanischen Laboruntersuchungen wurden im Geotechnischen Bericht vom 02.06.2016 [6] für das Bauvorhaben auf dem Niveau der Voruntersuchungen zusammenge- fasst und bewertet.

In der zweiten geotechnischen Untersuchungsphase waren nach der Durchführung der geo- physikalischen Messungen und der Interpretation der zugehörigen Messergebnisse die An- satzpunkte weiterer geotechnischer Aufschlüsse festzulegen. Gleichzeitig waren die Bohrtie- fen der Kernbohrungen, der Ausbau von Baugrundbohrungen zu Grundwassermessstellen, die Ausführung von WD-Tests und Pumpversuchen, die boden- und felsmechanischen La- boruntersuchungen, die Grundwasseruntersuchungen und die schadstoffanalytischen La- boruntersuchungen an ausgewählten Fels-, Boden- und Grundwasserproben zu konzipieren. Folgender Umfang an geotechnischen Aufschlüssen wurden im Rahmen der Baugrund- hauptuntersuchung realisiert:

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Tabelle 6: Umfang an geotechnischen Aufschlüssen bei der Baugrundhauptuntersuchung

Die Durchführung der Rammkernsondierarbeiten geschah am 18.05. und 19.05.2016 durch einen Bohrtrupp der analytec Dr Steinhau Ingenieurgesellschaft unter Nutzung eines Rau- penbohrgerätes GTR780 des Herstellers Geotool GmbH.

Die sechs Baugrundbohrungen wurden als Rotationskernbohrungen in der Zeit vom 13.06. bis 24.06.2016 durch das Bohrunternehmen Lutz Grimm Geotestbohrtechnik niedergebracht. Die Endtiefe der Rotationskernbohrungen lag mit Ausnahme der BK 3 (12 m tief) durchweg bei 15 m unter GOK. Alle Kernbohrungen endeten im wechselnd stark verwitterten Festge- stein. Die Bohrprofile und Schichtenverzeichnisse der Baugrundbohrungen und der Ramm- kernsondierungen sind im Anlagenteil als Anlage A 4 zu finden.

Die sechs schweren Rammsondierungen wurden im Abstand von ca. 1 m zu den Bohrungen von Mitarbeitern der analytec Dr. Steinhau Ingenieurgesellschaft ausgeführt. Die als DPH 1 bis DPH 6 bezeichneten Sondierungen endeten im Tiefenbereich zwischen 3,9 m u. GOK (DPH 4) und 5,3 m u. GOK (DPH 5) im Verwitterungszersatz der anstehenden Festgesteine.

In den Kernbohrungen BK 2, BK 4, BK 5 und BK 6 wurden nach Abschluss der Bohrarbeiten vom Ingenieurbüro Mike Wähner aus Rechenberg-Bienenmühle WD-Tests in unterschiedli- chen Tiefenbereichen durchgeführt. Der Untersuchungsbericht des Ingenieurbüros Maik Wähner vom 24.06.2016 [7] ist als Anlage A 8 diesem Gutachten beigefügt.

Die Kernbohrungen BK 1, BK 3 und BK 4 wurden durch das Bohrunternehmen Lutz Grimm Geotestbohrtechnik oberflurig zu 4“-Grundwassermesstellen ausgebaut. Die Ausbaupläne mit den Filterstrecken sind ebenfalls in Anlagenteil unter Anlage A 4 zu finden.

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Die Lage aller Baugrundaufschlüsse kann aus dem Lageplan in der Anlage A 2 entnommen werden. Die Einmessung aller geotechnischen Aufschlusspunkte wurde lage- und höhenmä- ßig unter Verwendung eines DGPS-Systems vom Typ Trimble 5700 realisiert.

Die Bodenproben wurden in der Regel als Mischprobe aus einer genetisch einheitlichen Schicht entnommen. Alle Proben wurden unmittelbar nach der Entnahme geologisch be- schrieben und in luftdicht verschlossene 1.000-ml-Plastikbecher verpackt und beschriftet. Die Entnahme von Kernstücken aus den Bohrkernen der Kernbohrungen für felsmechani- sche Laboruntersuchungen erfolgte im Kernlager der analytec Dr. Steinhau Ingenieurgesell- schaft. Vor der Kernentnahme wurden die Kernstrecken fotografiert (Bohrkerndokumentation s. Anlage A 7)

Die Einstufung nach Bodenarten und deren ingenieurgeologischen Eigenschaften erfolgte nach manuellen und visuellen Prüfverfahren unter Nutzung regionaler Kenntnisse und Erfah- rungen des Baugrundgutachters. Ausgewählte Bodenproben wurden anschließend im Erd- stoffprüflabor unseres Ingenieurbüros hinsichtlich bodenphysikalischer Kennwerte unter- sucht. Das Untersuchungsspektrum umfasste die Ermittlung von Kornverteilungen nach DIN 18 123, die Ermittlung von Wassergehalten nach DIN 18 121 und die Feststellung von Zu- standsgrenzen bindiger Böden nach DIN 18122, Teil 1. Weiterhin wurde die Betonaggressivi- tät nach DIN EN 206-1 und die Korrosivität gegenüber nicht- und niedriglegierten Stählen nach DIN 50929 an einer Grundwasserprobe analysiert.

Aus dem Festgestein wurden ausgewählte Proben der BPL Bautechnischer Prüflabor GmbH in Dresden zur Ausführung von Druckfestigkeitsprüfungen nach DIN EN 1926 zur Feststel- lung der einaxialen Druckfestigkeit übergeben.

Folgende boden- und felsmechanische Laboruntersuchungen wurden im Rahmen der Bau- grundhauptuntersuchungen bisher durchgeführt:

7 x Ermittlung von Kornverteilungskurven nach DIN 18 123 8 x Wassergehaltsbestimmungen nach DIN 18 121, T 2 2 x Bestimmung der Konsistenzgrenzen an bindigen Böden nach Din 18 122, T 1 5 x Bestimmung der einaxialen Druckfestigkeit nach DIN EN 1926 2 x Bestimmung der Betonaggressivität von Grundwasser nach DIN EN 206-1 und Abschätzung der Korrosionswahrscheinlichkeit von Wässern gegenüber Stahl nach DIN 50 929

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Zur Feststellung von entsorgungsrelevanten Schadstoffbelastungen in den anstehenden Lehmböden und Flusskiesen resp. Auesanden wurden deklarationsanalytische Laborunter- suchungen an drei repräsentativen Proben aus dem Bohrgut der Rammkernsondierungen BS 5, BS 7 und BS 8 nach den Kriterien der Länderarbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA), Technische Richtlinie (TR) Boden als Mindestuntersuchungsprogramm bei unspezifischem Verdacht (Stand Nov. 2004) durchgeführt.

9 Baugrundschichtung 9.1 Angetroffene Böden und Festgesteine

Durch die im Abschnitt 7 detailliert beschriebene geologische Situation mit dem Auftreten mehrerer und mit unterschiedlichen Streichrichtungen versehenen geologischen Störungen im Talabschnitt der Kleinen Striegis sowie mit dem Ausstrich unterschiedlicher Festgesteins- arten unter einer quartär angelegten Bodenbedeckung ist im Baubereich mit kleinräumig relativ rasch wechselnden Untergrundverhältnissen zu rechnen. So sind auf engem Raum sowohl Hochlagen des mäßig verwitterten Festgesteins als auch Zonen von tiefgründig ver- witterten und tektonisch intensiv beanspruchten Sedimentgesteinen zu erwarten. Oberhalb der wechselnd stark verwitterten Festgesteine und deren hangender Zersatzzone mit Lo- ckergesteinseigenschaften ist eine quartäre Sedimentbedeckung vorhanden, wobei es sich im Talbereich i.a. um die typische Abfolge von Flusssedimenten (Flusskies, Flusssand und Auelehm) und in den angrenzenden Hangbereichen um meist gemischtkörnige Hangablage- rungen handelt. Bereichsweise wurden außerdem i.d.R. nur (sehr) geringmächtige Lößlehm- ablagerungen als oberste Bodenschicht unterhalb der im geplanten Baufeld nahezu durch- gängig vorhandenen rezenten Mutterbodenbedeckung aufgeschlossen.

Ab ca. 2 bis 4 m unter der Geländeoberkante setzen im Standortbereich die ca. 2 bis 6 m mächtigen Zersatzböden der Festgesteine ein. Darunter folgen die abschnittsweise u.a. in Abhängigkeit vom Ausgangsgestein sehr unterschiedlich intensiv verwitterten Sedimentge- steine. Tendenziell ist von einer Abnahme des Verwitterungsgrades mit der Tiefe auszuge- hen, wobei diese im Standortbereich keinesfalls gleichmäßig zu erwarten ist. Es treten viel- mehr in Störungszonen tiefreichend stark verwitterte Abschnitte auf, an die sich Aufragungen deutlich weniger verwitterungsbeeinflusster Gesteine anschließen. Die Anlage A 6/1 enthält einen schematischen Baugrundlängsschnitt entlang der Achse des geplanten Dammbau- werks, der die beschriebenen Baugrundverhältnisse unter dem geplanten Dammbauwerk veranschaulicht.

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Nach den vorliegenden Aufschlussergebnissen der im Untersuchungsgebiet in den Jahren 2015 und 2016 abgeteuften 6 Kernbohrungen, 20 Rammkernsondierungen und 9 schweren Rammsondierungen ist im geplanten Baubereich für die Errichtung des Absperrdammes von der folgenden Regelschichtung des Baugrundes auszugehen:

Tabelle 7: Regelschichtung des Baugrundes im betrachteten Untersuchungsgebiet

Die Aufschlussergebnisse sind in Form von Bohrprofilen und Schichtenverzeichnissen nach DIN 4022/4023 in Anlage A 4 dargestellt. Außerdem sind dem geotechnischen Bericht sechs schematische Baugrundschnitte als Anlage A 6 beigefügt, von denen zwei die Baugrundver- hältnisse senkrecht zur Talachse wiedergeben und vier talparallel angeordnet sind. Die Schnittspuren können dem Übersichtslageplan in Anlage A 2 entnommen werden.

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Im Zusammenhang mit der geologischen Ansprache und Beprobung des Bohrgutes der geo- technischen Aufschlüsse ergaben sich im Untersuchungsgebiet keine organoleptisch- sensorisch wahrnehmbaren Hinweise auf mögliche Anreicherungen von Schadstoffen im Boden.

9.2 Bautechnische Eigenschaften der Baugrundschichten

Die nachfolgend dargestellten Eigenschaften der für das geplante Dammbauwerk relevanten Schichten des Baugrundes (Oberboden, Lehmböden, Hangsedimente, Auesand, Flusskies, Verwitterungszersatzmaterialien, verwitterte Festgesteine in Form von Sandsteinen, Kon- glomeraten, Brekzien und Grauwacken) wurden auf der Grundlage der durchgeführten bo- denphysikalischen und felsmechanischen Laboruntersuchungen an ausgewählten Proben und der ingenieurgeologischen Feldansprache ermittelt. Die Ergebnisse der durchgeführten Laboruntersuchungen wurden in den Anlage A 5/1 bis 5/4 zusammengestellt. Für die durch Bohrungen und Sondierungen aufgeschlossenen Boden- und Festgesteinsschichten können folgende bautechnische Eigenschaften angegeben werden:

Schicht / Homogenbereich 1 – Mutterboden, Oberboden

Zusammensetzung (Kornverteilung): Schluff, sandig, humos bis Sand, schluffig, humos Bodengruppe nach DIN 18 196: OH / OU Bodenklasse n. DIN 18 300:2012: 1 Organischer Anteil (geschätzt): 3 - 15 %

Der vorhandene humose Mutterboden ist von der zu bebauenden Fläche abzutragen, zwischenzulagern und einer geeigneten Wiederverwendung (im Bereich des Baufeldes) zu- zuführen.

Schicht / Homogenbereich 2 – Lehmböden (Lösslehm, Hanglehm und Auelehm)

Zusammensetzung (Kornverteilung): Schluff, schwach sandig bis stark sandig, z. T. schwach kiesig und / oder schwach tonig bis tonig Bodengruppe nach DIN 18196: üw. UL – TL, tw. zu SU* oder TM/UM tendierend Feinkornanteil (geschätzt): 40 – 90 % Anteil von Steinen und Blöcken < 5 % Wichte (geschätzt): 19 – 21 kN/m3 Plastizität (ermittelt): leicht bis mittel Konsistenz (ermittelt): üw. steif (bis halbfest)

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Wassergehalt (ermittelt): 15 – 30 % Organischer Anteil (geschätzt): < 5 % Kohäsion (geschätzt): 5 – 50 kN/m2 undrain. Scherfestigkeit (geschätzt): 10 – 100 kN/m2 Abrasivität (geschätzt): schwach bis nicht abrasiv Frostempfindlichkeit n. ZTVE-StB: F 3 Verdichtbarkeit n. ZTVA-StB: V 3 Durchlässigkeitsbeiwert (geschätzt): 110-6 bis 110-8 m/s Bodenklasse n. DIN 18300:2012: 4 Bohrbarkeitskl. n. DIN 18301:2012: BB 2 bis BB 3

Die feinkörnigen Lehmböden besitzen eine schlechte Verdichtbarkeit, eine relativ große Zu- sammendrückbarkeit sowie eine große Witterungs- und Erosionsempfindlichkeit. Die lehmi- gen Materialien neigen bei Wasserzutritt zu Aufweichungen. Die aufgeschlossenen Lehmbö- den haben aufgrund ihrer i.d.R. nur geringen Schichtdicke eine untergeordnete Bedeutung für die geplante Baumaßnahme.

Schicht 3a – Hangbildungen (nur außerhalb der Talaue auftretend)

Zusammensetzung (Kornverteilung): Kies-Sand-Gemische mit meist mittleren Feinkornanteilen Bodengruppe nach DIN 18196: GU/GU* – SU/SU* Feinkornanteil (geschätzt) 5 – 40 % Anteil von Steinen und Blöcken < 30 % Lagerungsdichte (geschätzt): üw. mitteldicht Wichte (geschätzt): 19 – 21 kN/m3 Wassergehalt (geschätzt): 5 – 20 % Organischer Anteil (geschätzt): < 3 % Kohäsion (geschätzt): 0 – 5 kN/m2 undrain. Scherfestigkeit (geschätzt): 0 – 20 kN/m2 Abrasivität (geschätzt): stark abrasiv Frostempfindlichkeit n. ZTVE-StB: F 2 (GU/SU) bis F 3 (GU*/SU*) Verdichtbarkeit n. ZTVA-StB: V 1 (GU/SU) bis V 2 (GU*/SU*) Durchlässigkeitsbeiwert (ermittelt): 510-5 bis 110-6 m/s Bodenklasse n. DIN 18300:2012: 3 bis 5, örtlich 7 möglich (für Steine / Blöcke) Bohrbarkeitskl. n. DIN 18301:2012: BN 1+BS 3 bis BN 2+BS 3 (einzelne größere Steine bzw. Blö- cke können nicht ausgeschlossen werden)

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Die zumeist mitteldicht gelagerten grob- bis gemischtkörnigen Hangbildungen besitzen eine relativ hohe Scherfestigkeit sowie eine geringe bis mäßige Zusammendrückbarkeit. Als Gründungsträger für einen Erddamm sind die gemischtkörnigen Hangablagerungen geeig- net.

Schicht / Homogenbereich 3b –Auesand (nur örtlich in der Talaue auftretend)

Zusammensetzung (Kornverteilung): schwach schluffiger bis stark schluffiger und schwach kiesiger Sand Bodengruppe nach DIN 18196: SU, seltener SU* Feinkornanteil (ermittelt): 5 – 35 % Anteil von Steinen und Blöcken < 5 % Lagerungsdichte (ermittelt): üw. mitteldicht Wichte (geschätzt): 18 – 20 kN/m3 Wassergehalt (geschätzt): 5 – 20 % Organischer Anteil (geschätzt): < 5 % Kohäsion (geschätzt): 0 – 2 kN/m2 undrain. Scherfestigkeit (geschätzt): 0 – 10 kN/m2 Abrasivität (geschätzt): schwach abrasiv Frostempfindlichkeit n. ZTVE-StB: F 2 (SU) bis F 3 (SU*) Verdichtbarkeit n. ZTVA-StB: V 1 (SU) bis V 2 (SU*) Durchlässigkeitsbeiwert (geschätzt): 110-4 bis 110-6 m/s Bodenklasse n. DIN 18300:2012: 3 Bohrbarkeitskl. n. DIN 18301:2012: BN 1+BS 1 bis BN 2+BS 1 (einzelne größere Steine bzw. Blö- cke können innerhalb von fluviatilen Sedimenten generell nicht ausgeschlossen werden)

Die zumeist mitteldicht gelagerten Auesande besitzen eine mittlere Scherfestigkeit, eine mitt- lere Verdichtungsfähigkeit sowie eine mittlere Zusammendrückbarkeit. Als Gründungsträger für einen Erddamm sind die Auesande hinreichend tragfähig, aufgrund ihrer nur lokalen Ver- breitung allerdings von untergeordneter Bedeutung für die geplante Baumaßnahme.

Schicht 3c – Flusskies (nur in der Talaue auftretend)

Zusammensetzung (Kornverteilung): Kies-Sand-Gemische mit geringem bis hohem Feinkornanteil, an des Basis der Schicht z. T. steinig Bodengruppe nach DIN 18196: GU – GU*, seltener GW oder GI Feinkornanteil (ermittelt): 5 – 35 % Anteil von Steinen und Blöcken < 30 %

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Lagerungsdichte (ermittelt): locker bis mitteldicht Wichte (geschätzt): 19 – 22 kN/m3 Wassergehalt (geschätzt): 5 – 20 % Organischer Anteil (geschätzt): < 1 % Kohäsion (geschätzt): 0 – 2 kN/m2 undrain. Scherfestigkeit (geschätzt): 0 – 5 kN/m2 Abrasivität (geschätzt): stark abrasiv Frostempfindlichkeit n. ZTVE-StB: F 1 (GW/GI) bis F 3 (GU*) Verdichtbarkeit n. ZTVA-StB: V 1 (GW/GU) bis V 2 (GU*) Durchlässigkeitsbeiwert (ermittelt): 110-4 bis 110-5 m/s Bodenklasse n. DIN 18300:2012: 3 bis 5, örtlich 7 möglich (für Steine / Blöcke) Bohrbarkeitskl. n. DIN 18301:2012: BN 1+BS 3 bis BN 2+BS 3 (einzelne größere Steine bzw. Blö- cke können innerhalb von fluviatilen Sedimenten generell nicht ausgeschlossen werden)

Zusammensetzung und Kornrundung sind in Abhängigkeit vom Transportregime des Materi- als unterschiedlich, wobei kantige Bestandteile überwiegen. Die zumeist mitteldicht gelager- ten grob- bis gemischtkörnigen Flusssedimente besitzen eine große Scherfestigkeit sowie eine geringe Zusammendrückbarkeit. Als Gründungsträger für einen Erddamm sowie für die massiven Einbauten eines Absperrbauwerkes sind die Flusskiese gut geeignet.

Schicht / Homogenbereich 4 – Verwitterungszersatz der Sedimentgesteine

Beschreibung: grusig bis grusig-lehmig verwitterter Fels (üw. gemischtkör- niger, lokal feinkörniger Boden) Bodengruppe nach DIN 18196: GU/GU* bis SU/SU*, örtlich TL/TM (VZ) Zusammensetzung (Kornverteilung): Kies, sandig, steinig, schwach schluffig bis Schluff, sandig, schwach kiesig Feinkornanteil (geschätzt): 5 – 60 % Anteil von Steinen und Blöcken < 30 % mineralog. Zusammensetzung: Feldspat, Quarz Lagerungsdichte (ermittelt): mitteldicht Wichte (geschätzt): 19 – 22 kN/m3 Wassergehalt (geschätzt): 10 – 30 % Organischer Anteil (geschätzt): < 1 % Plastizität der bind. Bodenanteile: leicht bis mittel Konsistenz der bind. Bodenanteile: üw. steif bis halbfest Kohäsion (geschätzt): 2 – 20 kN/m2

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undrain. Scherfestigkeit (geschätzt): 5 – 100 kN/m2 Abrasivität (geschätzt): abrasiv bis stark abrasiv Frostempfindlichkeit n. ZTVE-StB: F 2 (SU/GU/GI) bis F 3 (SU*/GU*, TL/TM) Verdichtbarkeit n. ZTVA-StB: V 1 (SU/GU) bis V 3 (TL/TM) Durchlässigkeitsbeiwert (geschätzt): 110-5 bis 110-7 m/s (örtlich stark wechselnd) Bodenklasse n. DIN 18300:2012: 3 bis 5, tiefere Bereiche zu 6 tendierend Bohrbarkeitskl. n. DIN 18301:2012: BN 1+BS 3 bis BB2/BB3+BS 3 (einzelne größere Steine bzw. massive Einlagerungen sind innerhalb der zersetzten Sedimentgesteine generell zu erwarten)

Bei den Zersatzböden der Sedimentgesteine handelt es sich um die vollständig zersetzten Gesteine der Sandstein-Konglomerat/Brekzien-Wechselfolge der Härtensdorf-Formation des Rotliegenden und der Hainichen-Formation des Unterkarbons. Je nach lokalem Ausgangs- gestein sind die Verwitterungszersatzböden stärker kiesig-sandig-schluffig oder auch steinig- kiesig-sandig ausgebildet. Die Verwitterungszersatzbildungen der quarzitisch gebundenen Sedimentgesteine (Grauwacken) tendieren dagegen eher zu grobkörnigeren Böden. Die Verwitterungszersatzböden weisen bei grob- bis gemischtkörniger Ausbildung eine große bis mittlere Scherfestigkeit auf. Die Zusammendrückbarkeit der Böden ist vergleichsweise ge- ring, so dass eine ausreichende Tragfähigkeit für die Gründung der geplanten Erd- und Mas- sivbauwerke gegeben ist.

Schicht / Homogenbereich 5 – verwitterte Festgesteine

Die im Zuge der Baugrundaufschlüsse aufgeschlossenen Sedimentgesteine (Sandsteine, Konglomerate, Brekzien und Grauwacken) lassen sich i.S. der DIN EN ISO 14689-1 anhand ihres Verwitterungsgrades im Untersuchungsgebiet in zwei Horizonte gliedern, wobei der obere deutlich stärker verwittert ist als der darunterliegende. Die Tiefenausdehnung des als stark verwittert zu klassifizierenden oberen Gesteinshorizontes (Homogenbereich 5a) ist ent- lang der geplanten Dammachse sehr unterschiedlich. Im Bereich der am östlichen Talrand vorgefundenen Störungszone wurde erwartungsgemäß die größte Tiefenausdehnung des stärker verwitterten Gesteins festgestellt. Außerdem ist in diesem Bereich die Grenze zwi- schen der nur im östlichen Talhangbereich (BK 5) aufgeschlossenen Grauwacke und den im sonstigen Untersuchungsbereich vorgefundenen Sandsteinen, Konglomeraten und Brekzien zu lokalisieren. Es handelt sich jeweils um Sedimentgesteine , wobei für die Grauwacke von einer im Vergleich meist deutlich höheren Materialfestigkeit auszugehen ist. Auffällig war außerdem der sehr hohe Durchtrennungsgrad bzw. die große Klüftigkeit der aufgeschlosse- nen Grauwacke.

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Im Zuge der Ableitung des für die geplante Baumaßnahme relevanten Baugrundmodells erfolgt keine Trennung / Abgrenzung der Baugrundschichten / Homogenbereiche nach den Gesteinsarten, da die Eigenschaften der verschiedenen Sedimentgesteine im Hinblick auf die Bauaufgabe als hinreichend vergleichbar zu beurteilen sind. Auf trotzdem zu berücksich- tigende Besonderheiten in diesem Zusammenhang wird hingewiesen.

Schicht / Homogenbereich 5a – stark verwitterte Festgesteine

Bodengruppe nach Merkblatt zur Felsbeschreibung im Straßenbau: VE-VZ, VE, weniger verwitterte Zwischenlagen VE – VA sind möglich Benennung n. DIN EN ISO 14689: Genese: Sedimentgestein Struktur: geschichtet bzw. massig Korngröße: fein- bis sehr grobkörnig Mineralogie: Feldspat, Quarz, Tonminerale Porosität: porös Verwitterungsgrad: verfärbt Veränderlichkeit: veränderlich (Sandsteine, Konglomerate, Brekzien) bzw. nicht veränderlich (Grauwacke) Trennflächenrichtung: konkrete Einfallrichtung aus nichtorientierter Bohrkern- entnahme nicht ableitbar Trennflächenabstände: 1 - 30 cm (sehr engständig bis mittelständig) Gesteinskörperform: rhombisch Wichte (ermittelt): 20 – 24 kN/m3 einaxiale Druckfestigkeit (tw. ermittelt):  < 2 MN/m2 bis 200 MN/m², häufig < 60 MN/m2, punk- D tuelle Überschreitungen des Größtwertes sind nicht end- gültig ausgeschlossen (z.B. für Quarzgerölle im Gestein) Durchlässigkeitsbeiwert (tw. ermittelt): 110-5 bis 110-7 m/s (örtlich stark wechselnd), lokale Schwächezonen 5*10-5 m/s Abrasivität (geschätzt): stark abrasiv bis extrem abrasiv Bodenklasse n. DIN 18300:2012: 7 Bohrbarkeitskl. n. DIN 18301:2012: FV 1+FD 1 bis FV 2+FD 3

Die stark verwittert angetroffenen Sedimentgesteine besitzen eine große Scherfestigkeit, sowie eine geringe vertikale Zusammendrückbarkeit und damit gute Tragfähigkeitseigen- schaften. Die Sedimentgesteine sind je nach Zusammensetzung des Gesteins wechselnd witterungs- und erosionsempfindlich u. als Gründungsträger für Bauwerke sehr gut geeignet.

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Schicht/Homogenbereich 5b – mäßig verwitterte Festgesteine

Bodengruppe nach Merkblatt zur Felsbeschreibung im Straßenbau: VE, VE – VA, VA Benennung n. DIN EN ISO 14689: Genese: Sedimentgestein Struktur: geschichtet bzw. massig Korngröße: fein- bis sehr grobkörnig Mineralogie: Feldspat, Quarz, Tonminerale Porosität: porös bis dicht Verwitterungsgrad: frisch bis verfärbt Veränderlichkeit: veränderlich (Sandsteine, Konglomerate, Brekzien) bzw. nicht veränderlich (Grauwacke) Trennflächenrichtung: konkrete Einfallrichtung aus nichtorientierter Bohrkern- entnahme nicht ableitbar Trennflächenabstände: 5 - 50 cm (engständig bis mittelständig) Gesteinskörperform: rhombisch Wichte (ermittelt): 22 – 26 kN/m3 einaxiale Druckfestigkeit (tw. ermittelt):  > 10 MN/m2 bis 200 MN/m², häufig < 120 MN/m2, D punktuelle Überschreitungen des Größtwertes sind nicht endgültig ausgeschlossen (z.B. für Quarzgerölle im Ge- stein) Durchlässigkeitsbeiwert (tw. ermittelt): 210-5 bis 110-7 m/s (örtlich stark wechselnd) Abrasivität (geschätzt): stark abrasiv bis extrem abrasiv Bodenklasse n. DIN 18300:2012: 7 Bohrbarkeitskl. n. DIN 18301:2012: FV 1+FD 1 bis FV 3+FD 3

Die mäßig verwittert angetroffenen Sedimentgesteine besitzen eine sehr große Scherfestig- keit sowie eine sehr geringe vertikale Zusammendrückbarkeit und damit eine hohe Tragfä- higkeit. Die Sedimentgesteine sind als Gründungsträger für Bauwerke sehr gut geeignet.

Die im Zuge der Kernbohrungen angetroffenen Sandsteine, Konglomerate und Grauwacken weisen deutlich variierende Werte der einaxialen Druckfestigkeit auf. Im Rahmen der klassi- fizierenden Laboruntersuchung wurden folgende Bohrkernabschnitte einer Druckfestigkeits- prüfung unterzogen:

Konglomerat, BK 1, Tiefenbereich 7,80 m u. GOK  = 1,8 MN/m2 D Konglomerat, BK 1, Tiefenbereich 12,50 m u. GOK  = 9,3 MN/m2 D

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Konglomerat, BK 2, Tiefenbereich 7,90 m u. GOK  = 2,1 MN/m2 D Sandstein, BK 4, Tiefenbereich 7,20 m u. GOK  = 4,5 MN/m2 D Sandstein (grob), BK 4, Tiefenbereich 11,20 m u. GOK  = 20,3 MN/m2 D Grauwacke, BK 5, Tiefenbereich 13,60 m u. GOK  = 23,3 MN/m2 D

Der Mittelwert der einaxialen Druckfestigkeit für die fünf untersuchten Proben der Sandsteine und Konglomerate liegt bei 5,60 MN/m2 und damit vergleichsweise sehr niedrig. Geschuldet sind diese Messwerte u.a. der, wegen des i.A. hohen Durchtrennungsgrades, nur sehr ein- geschränkten Verfügbarkeit prüffähiger Kernabschnitte. Der Erwartungsbereich der Druck- festigkeit dieser Gesteinsarten ist für den aufgeschlossenen Tiefenbereich trotzdem mit ge- schätzt < 2 MN/m² bis 200 MN/m² anzunehmen, da bei der Bewertung u.a. auch die im Ge- stein enthaltenen Gerölle bei entsprechender Zusammensetzung (z.B. quarzitische Gerölle in den Konglomeraten) berücksichtigt werden müssen. Punktuelle Überschreitungen des genannten Maximalwertes sind z. B. für reine Quarzgerölle denkbar.

Der laborativ ermittelte Einzelwert von 23 MN/m2 für die einaxiale Druckfestigkeit der Grau- wacke liegt ebenfalls am unteren Rand des Erwartungsbereiches für die einaxiale Druckfes- tigkeit dieser Gesteinsart. Das niedrige Messergebnis ist auch hier maßgeblich durch den hohen Durchtrennungsgrad des Gesteins beeinflusst. Ein ausreichend langes, prüffähiges Kernstück ohne jegliche Trennflächen und damit Schwächezonen war aus dem Bohrkern BK 5 nicht gewinnbar, so dass der Messwert in angemessener Weise, d.h. unter Hinzuzie- hung von Erfahrungswerten bewertet werden muss.

9.3 Suffosions- und Erosionseigenschaften der anstehenden Böden

Die grob- bis gemischtkörnigen Flusskiese und Hangschuttbildungen sind suffosionsanfällig. Hier kann es unter Grundwassereinfluss bei entsprechendem hydraulischen Gefälle zum Ausspülen von Feinkornanteilen kommen, die nicht zum tragenden Korngerüst des durch- strömten bzw. durchsickerten Bodens gehören. Aue-, Löss- und Hanglehme sowie Auesande neigen besonders bei weicher Konsistenz bzw. lockerer Lagerung zur Umstruktu- rierung des Korngerüstes durch Erosion. Der Verwitterungszersatz der örtlichen Festgestei- ne ist bei der überwiegend festgestellten mind. mitteldichten bis dichten Lagerung insgesamt wenig anfällig gegen Suffosion und Erosion. Für die unterlagernden verwitterten Sediment- gesteine gilt das gleichermaßen.

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10 Resultate der geohydraulischen Feldversuche 10.1 WD-Tests

Nach Untersuchungskonzept war zur Bestimmung der Wasseraufnahmefähigkeit sowie zur Beurteilung des Verformungs- und Erosionsverhaltens sowie der Durchlässigkeit des Dammuntergrundes die Durchführung von vier WD-Tests vorgesehen. Es wurden die Kern- bohrungen BK 2, BK 4, BK 5 und BK 6 für die Versuche ausgewählt. Die Wasserdurchläs- sigkeitstest wurden vom Ingenieurbüro Maik Wähner aus Rechenberg-Bienenmühle unmit- telbar nach der Fertigstellung der Bohrungen im Zeitraum vom 16.06.2016 bis 22.06.2016 ausgeführt. Die Messergebnisse der WD-Tests sind im Ergebnisbericht des Ingenieurbüros vom 24.06.2016 [7] im Einzelnen dokumentiert. Anlage A 7 enthält eine Kopie des genann- ten Ergebnisberichts.

Die WD-Versuche wurden im Tiefenbereich zwischen 7 m und 15 m unter der aktuellen Ge- ländeoberkante, d.h. zwischen ca. 319,1 m NHN und 327,5 m NHN ausgeführt. Der Abpressvorgang erfolgte unter Einsatz eines Einfachschlauchpackersystems (Manschetten- länge: 1 m) gegen die Bohrlochsohle (BK 2) bzw. eines Doppelpackersystems gegen die Bohrlochwand (BK 4, BK 5 und BK 6). Der Packerdruck betrug zwischen 10 und 13 bar. Es wurden Bohrlochstrecken zwischen 2 m und 6 m Länge abgepresst und Druckstufen in drei bzw. vier aufsteigenden und zwei bzw. drei absteigenden Stufen gefahren. Der Einpressvor- gang jeder Druckstufe wurde, soweit möglich, über einen Zeitraum von mind. 10 Minuten konstant gehalten. Nach [6] werden die Versuchsbedingungen als konstant bzw. quasistatio- när angesehen, wenn der Durchfluss um weniger als 5% schwankt, ohne dass Änderungen an der jeweiligen Druckeinstellung vorgenommen werden. Die verpresste Wassermenge wurde kontinuierlich aufgezeichnet. Um mögliche Packerumläufigkeiten während der Versu- che zu erfassen, wurde der Wasserstand im Bohrloch per Drucksonde überwacht und der Überlauf am Rohrkopf beobachtet.

Die aktuell durchgeführten WD-Tests und deren wesentliche Ergebnisse werden in folgender Tabelle 8 zusammengefasst.

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Tabelle 8: Ergebnisse der WD-Versuche

Die nach Auswertung der Messdaten für die Bewertung des vorhandenen Untergrundes maßgebenden Lugeon-Werte sind in obiger Tabelle 2 durch Fettdruck hervorgehoben. Zu beachten ist, dass die maßgebenden Lugeon-Werte nicht die einzige Grundlage der Ein- schätzung der Injizierbarkeit des anstehenden Untergrundes oder gar der Notwendigkeit der Untergrundinjektion bilden, da diesbezüglich weitere Kriterien zusätzlich zu berücksichtigen sind.

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Eine Darstellung der p/Q- und Q/p-Diagramme der einzelnen Versuche, eine Bewertung des Erosions- bzw. Verformungsverhaltens sowie eine Darstellung der Druckstufen und der Ver- teilung der errechneten Lugeon-Werte für die aktuell ausgeführten WD-Tests ist in Anlage A 8 enthalten.

Aus den durchgeführten WD-Versuchen sind folgende Informationen und Einschätzungen im Hinblick auf die unter Berücksichtigung der Gesamtheit der Informationen und Messergeb- nisse generell als erforderlich zu bewertende zusätzliche Untergrundabdichtung entlang der Dammachse bzw. unterhalb der Dammdichtung abzuleiten:

a) Insgesamt resultieren aus den aktuellen WD-Versuchsergebnissen Durchlässigkeitsbei- werte für die wechselnd stark verwitterten Gesteine (Konglomerate und Grauwacke) formal zwischen k = ca. 210-8 m/s und k = 310-3 m/s (vgl. Tabelle 8, alle Einzel- f,min f,max ergebnisse und beide Auswerteverfahren). Die max. Prüfüberdrücke wurden mit 3 bar bzw. 4 bar gewählt, so dass die max. Was- sersäule im Becken von ca. 6,4 m bei Kronenstau (erzeugt einen zusätzlichen hydrauli- schen Druck von 0,64 bar) in jedem Fall hinreichend erfasst ist. Nur für den Versuch in BK 6 gelang der Druckaufbau vorzugsweise wegen der starken Umläufigkeit des oberen Packers nicht in vergleichbarer Größenordnung. Nach einer diesbezüglichen Korrektur der Messwerte in abgeschätzter Größe werden die dann abgeleiteten Messwerte trotz- dem als auswertbar beurteilt. Unter Berücksichtigung aller zusätzlichen Angaben bzgl. der Beobachtungen während der Versuchsdurchführungen (besonders im Hinblick auf den jeweiligen Wasserrücklauf nach Versuchsende) ist einzuschätzen, dass die nach dem analytischen Verfahren er- mittelten und insgesamt etwas niedriger liegenden k-Werte die Durchlässigkeitseigen- f schaften der im Dammuntergrund anstehenden verwitterten Gesteine vergleichsweise gut abbilden und daher den weiteren Schlussfolgerungen zugrunde gelegt werden kön- nen. Aus den WD-Versuchen sind damit folgende Wertebereiche der k-Werte für die un- f tersuchten Festgesteinvarietäten als eine Grundlage zur abschließenden Festlegung der Bemessungswerte abzuleiten: Konglomerat, stark verwittert: k = ca. 210-6 bis 110-5 m/s, f lokale Schwächezonen 510-5 m/s Konglomerat, mäßig verwittert: k = ca. 210-7 bis 810-7 m/s f Grauwacke, mäßig verwittert: k = ca. 210-6 bis 2*10-5 m/s f

b) Aus der Ansprache der Bohrkerne, den Beobachtungen beim Bohrvorgang, den boden- physikalischen Versuchsergebnissen, den Einschätzungen zur (überwiegend nur relativ geringen) Materialfestigkeit der anstehenden verwitterten Festgesteine sowie aus den

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aktuellen Versuchsergebnissen der WD-Tests wird eingeschätzt, dass für den geprüften Tiefenbereich bis max. 15 m unter der aktuellen Geländeoberkante von vergleichsweise geringen kritischen Drücken P auszugehen ist, bei denen es durch vorwiegend erosi- krit. onsbedingte Aufreißvorgänge und Materialumlagerungen zu dauerhaften Veränderun- gen des Materialgefüges kommt. Eingeschätzt wird nach den vorliegenden Daten, dass der kritische Druck im geprüften Tiefenbereich zwischen ca. 3 und 4 bar liegen wird, was besonders im Hinblick auf ggf. geplante Injektionsarbeiten äußerst ungünstig zu bewer- ten ist.

c) Unter Berücksichtigung der vorliegenden Ergebnisse der WD-Versuche und der Auf- schlussergebnisse sind folgende Bewertungen im Hinblick auf zwecks Untergrundab- dichtung evtl. geplante Injektionsarbeiten abzuleiten:

• Entlang der geplanten Dammachse stehen im Untergrund unterschiedlich ausge- prägte Verwitterungsbildungen der unterlagernden Festgesteine an. Es sind Mate- rialien zu berücksichtigen, die aufgrund niedriger kritischer Drücke bei gleichzeitig geringer Größe der zu injizierenden Porenkanäle als nicht injizierbar zu bewerten sind. Nach [19] sind für die zusätzliche Abdichtung enger Wasserwege bzw. die Re- duzierung der Durchlässigkeit des relativ gering aufnahmefähigen Materials (Was- sermengen im WD-Versuch von bis zu ca. 3 Lugeon) mittels Injektionen Injektions- drücke von > 10 bar erforderlich. Da für die betreffenden Bereiche von einer Größe kritischer Drücke auszugehen ist, die deutlich kleiner als 10 bar sind, ist eine nach- trägliche Abdichtung dieser Materialien bzw. einer Reduzierung von deren Durch- lässigkeit mittels Niederdruckinjektion als nicht möglich zu bewerten. Diese Ein- schätzung betrifft sowohl die im Untergrund anstehenden Verwitterungszersatzböden als auch die in BK 2 geprüften mäßig verwitterten Kon- glomerate. Einen weiteren Teil des relevanten Untergrundes bilden die stärker ver- witterten Festgesteinsbereiche (Konglomerate und Grauwacke). Hier wäre eine Nie- derdruckinjektion zur Reduzierung der Untergrunddurchlässigkeit prinzipiell möglich, allerdings ist eine verbindliche Eingrenzung der entsprechend besser geeigneten Abschnitte auf der Grundlage lokaler Baugrundaufschlüsse nicht mit hinreichender Genauigkeit realisierbar.

• Hochdruckinjektionen scheiden zur generellen Reduzierung der Untergrunddurch- lässigkeit entlang der Dammachse bzw. unterhalb des Dichtungselementes auf- grund der vergleichsweise sehr großen Inhomogenität der relevanten Untergrund- verhältnisse ebenfalls aus, da zunehmend stückig-steiniges Material bzw. lokale Be- reiche höherer Festigkeit innerhalb der Verwitterungsbildungen mit diesem Verfah- ren nicht „verarbeitbar“ sind. Ein hinreichend homogenes Boden-

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Bindemittelgemisch, wie es bei der Hochdruckinjektion in gewünschter Qualität ent- stehen soll, ist sowohl bei zunehmender Bindigkeit (insbesondere bestimmt durch den Feinkornanteil) als auch bei annehmendem Verwitterungsgrad des Gesteins (zunehmende Kies-/ Steinanteile) nicht mehr herstellbar. Im vorliegenden Fall ist einzuschätzen, dass die Inhomogenität der anstehenden Verwitterungsbildungen unterhalb der Dammachse zu groß und nicht hinreichend eingrenzbar ist, um eine zusätzliche Untergrundabdichtung mittels Hochdruckinjektion zu planen.

10.2 Pumpversuch

Zur Feststellung der Wasserdurchlässigkeit des quartär angelegten Grundwasserleiters wur- de am 05.08.2016 ein auf 2,5 Std. angelegter Pumpversuch in der zur Grundwassermess- stelle GWM 3 ausgebauten BK 4 durchgeführt. Die GWM 3 wurde zwischen 2 m und 4 m u. GOK im Talgrundwasserleiter verfiltert, wobei der wassererfüllte untere Teil des Flusskieses und der Verwitterungszersatz des Rotliegend mit 4“-Filterrohr ausgebaut wurden. Das Pumpversuchsprotokoll ist als Anlage A 9 im Anlagenteil zu finden.

Der aus dem einzelnen Pumpversuch für den quartär angelegten Talgrundwasserleiter abzu- leitende Durchlässigkeitsbeiwert k beträgt ca. 2,5 x 10-5 m/s (durchlässig i. S. der DIN f 18 130). Die sonstigen Laborergebnisse und die ingenieurgeologische Ansprache des Mate- rials sind in die weitere Bewertung der relevanten Materialdurchlässigkeit einzubeziehen.

11 Bodenkennwerte / Berechnungswerte

Für erdstatische Berechnungen können die in Tabelle 9 aufgeführten charakteristischen Ma- terialkennwerte für die aufgeschlossenen Bodenschichten (vorsichtige Schätzwerte des Mit- telwertes der angegebenen Schicht) angesetzt werden. Ihre Festlegung beruht auf der visuellen Schichtansprache, den durchgeführten stichproben- artigen Labor- und Feldversuchen und Erfahrungswerten unter Berücksichtigung der in DIN 1055 angegebenen Richtwerte. Es werden die Kennwerte für die im maßgebenden bauprak- tischen Tiefenbereich angetroffenen Bodenschichten angegeben.

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Tabelle 9: Charakteristische Berechnungskennwerte in Anlehnung an DIN 1055 für die im baupraktischen Tiefenbereich anstehenden Boden- und Gesteinsschichten.

1. Die Maximalwerte, z. B. maßgebend für die Ermittlung von Geräteparametern (Bohrungen etc.), können um ca. 5° höher liegen
2. Modellannahme/Rechenwert Baugrundmodell, auf Kluftflächen gilt für Einzelnachweise c´ = 0

Die angegebenen Steifezahlen gelten als mittlere Steifemoduln für die jeweilige Schicht und wurden für die Böden und den Verwitterungszersatz der Festgesteine aus den Schlagzahlen n der ausgeführten schweren Rammsondierungen abgeleitet. 10

Die in Tabelle 9 angegebenen charakteristische Bodenkenngrößen repräsentieren mit Aus- nahme der als Wertebereich angegebenen Durchlässigkeitsbeiwerte k die Tragwiderstands- f bedingung A i.S. von DIN 19 700, d.h. es handelt sich um gesicherte Kennwerte, die durch Versuchsergebnisse unter Einbeziehung von Abminderungsfaktoren untersetzt bzw. auf der Grundlage von Erfahrungswerten sicher abgeschätzt wurden.

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Basierend auf den Ergebnissen der durchgeführten Feld- und Laboruntersuchungen am Standort werden die maßgebenden Scherfestigkeitsparameter der relevanten Baugrund- schichten für die maßgebenden Tragwiderstandsbedingungen A bis C als Grundlage des nach DIN 19 700 zu führenden Standsicherheits- und Gebrauchstauglichkeitsnachweises folgendermaßen festgelegt:

Tabelle 10: Berechnungskennwerte der Scherfestigkeit der anstehenden Baugrundschich- ten für die verschiedenen Tragwiderstandbedingungen i.S. der DIN 19700

Eine Variation der Wichten der im Dammuntergrund anstehenden Baugrundschichten ist nicht erforderlich. Hier können die in Tabelle 9 angegebenen Berechnungskennwerte für alle Tragwiderstandsbedingungen (A bis C) in gleicher Höhe angesetzt werden.

Im Rahmen der Erstellung von Strömungsmodellen als Grundlage der Standsicherheits- und Gebrauchstauglichkeitsnachweise nach DIN 19 700 sind unter Berücksichtigung der Festle- gung der jeweiligen Modellrandbedingungen Variationen der Durchlässigkeitsparameter in- nerhalb der in Tabelle 9 angegebenen Wertebereiche für die verschiedenen Baugrund- schichten vorzunehmen. Schwächezonen mit der angegebenen erhöhten Durchlässigkeit

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innerhalb der stark verwitterten Festgesteine können modelliert werden, wobei deren Schicht-/ Lagendicke nicht mehr als 2 m betragen sollte. Aus den Ergebnissen und einer entsprechenden Bewertung ist das der Bemessung der erforderlichen Einbindetiefe der Un- tergrundabdichtung abschließend vorauszusetzende Strömungsmodell abzuleiten.

12 Geotechnische Schlussfolgerungen 12.1 Baugrundeignung, Dammbau

Folgende Schlussfolgerungen für die Gründung und den Aufbau des geplanten Absperr- dammes lassen sich aus den vorliegenden Unterlagen und Untersuchungsergebnissen ablei- ten:

• Die Baugrundverhältnisse am geplanten Dammstandort werden gekennzeichnet durch geringmächtige setzungsempfindliche Lehmböden über gut tragfähigen fluviatilen Se- dimentböden (i.W. Flusskiese bzw. Hangsedimente) denen ebenfalls gut tragfähige Verwitterungsbildungen der standortrelevanten Festgesteine folgen. Mit der Tiefe kann eine tendenzielle, aber keine kontinuierliche Abnahme des Verwitterungsgrades der örtlich anstehenden Sedimentgesteine vorausgesetzt werden.

• Die vorliegenden Planungsunterlagen sehen einen Aufbau des Absperrdammes nach Abtrag der flächig vorhandenen Mutter-/Oberbodendeckschicht vor. Die Dammaufstandsfläche wird sich dann im Talbereich weitgehend im Bereich der dort vorhandenen lehmigen Deckschichten befinden. Diese sind unter der Voraussetzung einer mindestens steifen Konsistenz der Materialien für eine Überbauung mit einem Erddamm voraussichtlich hinreichend tragfähig. Voraussetzung ist, dass alle organisch durchsetzten, durchwurzelten oder evtl. weichen / aufgeweichten Bereiche der Lehm- böden vor Beginn des Dammaufbaus vollständig ausgehoben und gegen geeignetes, verdichtungsfähiges Dammbaumaterial ersetzt werden. Die aus dieser Anforderung re- sultierende Mindest-Abtragsdicke ist im Bereich der Talaue mit mindestens 50 cm bis ca. 1 m bezogen auf die aktuelle Geländeoberfläche abzuschätzen. In den beiderseitig angrenzenden Hangbereichen wird sich die Abtragssohle nach großzügigem Oberbo- denabtrag meist bereits im Bereich von gut tragfähigen Hangsedimenten oder den Verwitterungszeratzmaterialien der unterlagernden Festgesteine befinden. Beide Bo- denarten sind ausreichend tragfähig für den geplanten Dammaufbau.

• Vor Einbaubeginn sind alle Abtrags-/Einbauflächen in geeigneter Weise nachzuverdichten. Um eine gute Anbindung des Dammes in den Hangbereichen zu

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gewährleisten und auch in diesen Bereichen eine fachgerechte Verdichtung durchfüh- ren zu können, sollte dort ggf. eine abgetreppte Bauweise vorgesehen werden.

• Der geplante Absperrdamm ist nach den vorliegenden Planungsunterlagen als Zwei- Zonen-Damm mit wasserseitiger Dichtungszone aus bindigem Einbaumaterial geplant. Die Dichtungszone wird zu Frostschutzzwecken zudem mit einer mindestens 1 m di- cken Abdeckschicht überbaut. Der landseitige Stützkörper soll aus Steinschüttmaterial oder sonstigen geeigneten Erdstoffen hergestellt werden. Die geplanten Einbaumateri- alien sind im Rahmen der Erstellung des Standsicherheits- und Gebrauchstauglich- keitsnachweises nach DIN 19 700 in ihren Eigenschaften und Einbauanforderungen hinreichend genau zu spezifizieren. Für den Einbau der Dichtungszone aus bindigen Bodenmaterialien empfiehlt sich die Verdichtung in Böschungsfallrichtung, um horizon- tale Arbeitsfugen zu vermeiden. Ggf. sollte ein Über-Profil geschüttet und nachfolgend profiliert werden, was i.d.R. zu einer deutlich besseren Einbauhomogenität führt und daher für den Einbau des Dichtungskörpers im Bereich der wasserseitigen Dammbö- schung zu empfehlen ist.

• Unterhalb des Dichtungskörpers ist am wasserseitigen Dammfuß zur hinreichenden Verlängerung der Strömungswege die Anordnung eines vertikalen Dichtungselementes vorgesehen und unter Berücksichtigung der festgestellten Untergrunddurchlässigkeiten sowie vorbehaltlich des diesbezüglich noch aufzustellenden Gebrauchstauglichkeits- nachweises auch als notwendig einzuschätzen. Der Nachweis der erforderlichen Tie- fenausdehnung des Dichtelementes bzw. der Untergrundabdichtung kann dabei aus- schließlich auf die ausreichende hydraulische Sicherheit im Hinblick auf die max. zu- lässigen Dammunterströmung abgestellt werden, da für das als Trockenbecken ge- plante Hochwasserrückhaltebecken keine Begrenzung der Wasserverluste im Einstaufall erforderlich ist.

• Das Material im Untergrund des geplanten Dammbauwerks ist für Injektionsarbeiten nur sehr eingeschränkt geeignet. Entlang eines Teils der Dammgesamtlänge stehen Materialien an, die aufgrund ihrer relativ geringen Festigkeit bei gleichzeitig geringer Größe der zu verpressenden Porenkanäle (Bereiche geringerer Durchlässigkeit) auf- grund der notwendigen Injektionsdrücke keine hinreichende Eignung für Niederdruckin- jektionen aufweisen. Andererseits sind Bereiche höherer Festigkeit bei gleichzeitig starker Klüftung zu berücksichtigen für die Niederdruckinjektionen theoretisch möglich wären. Ähnliches gilt nahezu umgekehrt für Hochdruckinjektionen. Insgesamt kommt die Herstellung des erforderlichen Dichtungselementes bzw. der Untergrundabdichtung mittels Injektionsverfahren (Injektionsschleier) daher eher nicht in Betracht. Keines der beiden Verfahren ist für die gesamte Bandbreite der Ausbildung und Zusammenset-

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zung der im maßgeblichen Tiefenbereich anstehenden Verwitterungsbildungen der an- stehenden Gesteine geeignet. Aus den punktuellen Baugrundaufschlüssen besteht zu- dem auch keine Möglichkeit der hinreichenden Eingrenzung einzelner Teilbereiche für den ggf. abschnittsweisen Einsatz der einzelnen Verfahren. Es muss davon ausgegan- gen werden, dass bei der festgestellten Inhomogenität der Verwitterungsbildungen im Untergrund keine ausreichend gleichmäßigen Injektionskörpergeometrien mit hinrei- chend einheitlichen Eigenschaften entlang der gesamten Dammlänge hergestellt wer- den können, so dass ein Injektionsschleier als Untergrundabdichtung im vorliegenden Fall als nicht geeignet zu beurteilen ist.

• Die erforderliche Untergrundabdichtung kann daher vorzugsweise nur mittels Anord- nung einer dichtenden, wandartigen Konstruktion realisiert werden. Diese ist zur Schaf- fung klarer Randbedingungen in geeigneter Weise in den Fußbereich des wasserseiti- gen Dichtungskörpers einzubinden. Hergestellt werden kann eine entsprechende Dichtwand im Untergrund z.B. mittels Durchführung überschnittener Bohrungen, die anschließend mit definiertem Dichtwandmaterial verfüllt werden. Auch die Ausführung als überschnittene Bohrpfahlwand ist denkbar und gut geeignet. Diese bietet außerdem noch genauer definierte Randbedingungen hinsichtlich ihrer geometrischen und Mate- rialeigenschaften als die erwähnte verfüllte Dichtwandvariante. Ansonsten ggf. auch in Betracht kommende Spundwandlösungen sind im vorliegenden Fall u.a. aus Kosten- gründen weniger geeignet, da das hinreichend tiefe Einbringen einer Spundwand am geplanten Baustandort als Zusatzleistung durchgängig vorherige Bohrungen erfordern würde.

• Die Erfordernis der Weiterführung der geplanten Untergrundabdichtung auch unter dem Durchlassbauwerk ist mittels geeigneter Nachweisführung zu prüfen.

• Auf die unbedingte Notwendigkeit der geometrisch filterstabilen Ausführung aller Grenzflächen zwischen Untergrund und den Dammschüttmaterialien bzw. zwischen den verschiedenen Dammbaustoffen in den einzelnen Einbauzonen wird besonders hingewiesen. Alle verwendeten Dammbaustoffe sollten generell und nachweislich ge- ometrisch suffosionssicher sein.

• Für Bereiche mit geplanten massiven Einbauten (hier: Durchlassbauwerk) ist unter der Voraussetzung einer fachgerechten Herstellung und besonders sorgfältigen Verdich- tung der Erdstoffe im Grenzbereich zu den massiven Bauwerksteilen von einer ausrei- chenden hydraulischen bzw. Erosionssicherheit auszugehen. Rechnerisch hinreichend erfassen bzw. nachweisen kann man Wasserwegigkeiten im Bereich von Kontaktflä- chen zwischen Einbauten und Dammschüttmaterialien nicht. Neben einer konstruktiv günstigen Ausführungsvariante, auf die natürlich besonderes Augenmerk zu legen ist,

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besteht in der Folge ausschließlich die Möglichkeit, durch Beobachtung beim Einstau ein diesbezügliches Gefährdungspotential rechtzeitig zu erkennen und bei Notwendig- keit zusätzliche konstruktive bzw. auch sofortige Maßnahmen zu ergreifen.

• Die Gründungssohle des geplanten Durchlassbauwerks wird nach aktuellem Pla- nungsstand bei ca. 324,2 m NHN angeordnet. Sie befindet sich damit im Übergangsbe- reich zwischen den Verwitterungszeratzmaterialien und den unterlagernden verwitter- ten Festgesteinen und damit im Bereich gut tragfähiger Baugrundschichten. Im Rah- men der Baugrubenherstellung zur Errichtung des Durchlassbauwerks werden neben einer bauzeitlich verrohrten Vorbeiführung der Kleinen Striegis an der Baugrube um- fangreichere bauzeitliche Grundwasserhaltungsmaßnahmen erforderlich. Mit zuneh- mender Aushubtiefe ist im Bereich der Baugrube für das Durchlassbauwerk von einem erhöhten Löseaufwand infolge zunehmender Materialfestigkeit mit der Tiefe bzw. des möglichen Vorhandenseins festerer Zwischenlagen im Verwitterungszersatz zu rech- nen.

• Geeignete bauzeitliche Grundwasserhaltungs- und Hochwasserschutzmaßnahmen sind vorzusehen.

12.2 Gründung von Bauwerken

Die vorgesehene Flachgründung des geplanten Durchlassbauwerks kann im Verwitterungszersatz der anstehenden Sedimentgesteine erfolgen. Restmächtigkeiten von Flusskies und / oder umgelagertem Zersatzmaterial können unter der Voraussetzung einer fachgerechten Nachverdichtung der Gründungssohlen unter Voraussetzung der hinreichen- den Wasserfreiheit des Verdichtungsbereichs bis 0,5 m unter Baugrubensohle vor Ort ver- bleiben. Nur lehmige, ggf. aufgeweichte Einlagerungen sind aus den Gründungssohlen voll- ständig zu entfernen und gegen geeignetes Austauschmaterial zu ersetzen. Erhöhte Auf- wendungen sind im Rahmen des geplanten Bauvorhabens für die notwendigen Wasserhal- tungsmaßnahmen, einen lokal ggf. erforderlichen begrenzten Bodenaustausch und eine er- forderliche sorgfältige Nachverdichtung der Aushub-/ Gründungssohlen einzuplanen. Die Notwendigkeit von Felslösearbeiten ist bei der geplanten Lage der Gründungssohle des Durchlassbauwerks (ca. 324,20 m NHN) nach gegenwärtigem Kenntnisstand nicht zu erwar- ten, für (kleinere) Teilbereiche / Zwischenlagen innerhalb der Zersatzprodukte des Festge- steins aber auch nicht endgültig auszuschließen.

Für Streifenfundamentgründungen im Bereich der gemischtkörnigen Verwitterungszersatz- materialien mit einer mittleren halbfesten Konsistenz des feinkörnigen Bodenanteils können

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in erster Näherung die Bemessungswerte  des Sohlwiderstands der folgenden Tabelle 4 R,d (nach Tabelle A 6.6 der DIN 1054:2010-12) in Ansatz gebracht werden.

Tabelle 11: Bemessungswerte  des Sohlwiderstands für Streifenfundamente auf ge- R,d mischtkörnigem Boden (Verwitterungszersatz) nach DIN 1054:2010-12

Zwischenwerte können aus den oben angeführten Tabellenwerten geradlinig interpoliert werden. Die Werte der Tabellen gelten für lotrechte, mittige Belastung. Bei außermittigem Lastangriff ist die Fundamentfläche auf die Teilfläche A’ zu verkleinern, deren Schwerpunkt der Lastangriffspunkt ist. Der Bemessungswert des Sohlwiderstands ist dann auf die kleinere der reduzierten Seitenlängen b’ zu beziehen. Horizontallasten sind entsprechend DIN 1054 Pkt. A 6.10.2.4 zu berücksichtigen.

Erhöhungen der Bemessungswerte des Sohlwiderstands für Einzel- und Kreisfundamente in Abhängigkeit von der Fundamentgeometrie können entsprechend DIN 1054 Pkt. A 6.10.2.2 zusätzlich berücksichtigt werden.

Voraussetzung für die Anwendung der angegebenen Bemessungswerte des Sohlwider- stands ist generell eine sorgfältige Nachverdichtung der Aushub-/ Gründungssohlen und des Lasteinflussbereiches unter dem Fundament mit geeignetem Gerät unter Beachtung einer seitlichen Lastausbreitung von mind. 45°. Restmächtigkeiten von nicht endgültig auszu- schließenden lehmigen, u. U. aufgeweichten Einlagerungen sind aus den Gründungssohlen vollständig zu entfernen und gegen tragfähiges, hinreichend verdichtbares Material (ggf. auch Flusskies oder Felszersatz aus den Aushubbereichen) zu ersetzen.

Zur Herstellung einer ebenen, tragfähigen Gründungssohle und zum Schutz des Zersatzmaterials vor bauzeitlichen Witterungs-/Wasserbeeinflussungen ist unmittelbar nach Freilegung eine ca. 10 – 15 cm starke Sauberkeitsschicht aus Magerbeton auf die Aushub-/ Gründungssohle aufzubringen.

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Bei voller Ausnutzung der angegebenen Bemessungswerte des Sohlwiderstands können abgeschätzt Setzungen bzw. Setzungsunterschiede von max. 2 cm auftreten. Die zu erwar- tenden Setzungen sollten bei Fertigstellung des Bauwerks größtenteils abgeklungen sein. Bei notwendigen Lastüberschreitungen oder in der Tabelle nicht enthaltenen geometrischen Abmessungen sind die Grenzzustände der Tragfähigkeit und der Gebrauchstauglichkeit durch Grundbruch- und Setzungsberechnungen nach DIN 4017 bzw. DIN 4019 mit Hilfe der in Tabelle 3 angegebenen charakteristischen Bodenkennwerte und Ansatz der Wichte unter Auftrieb im Bereich unterhalb des Bemessungswasserstandes nachzuweisen.

Für die Bemessung der Sohlplatte als plattenförmiges Gründungselement nach dem Bet- tungszifferverfahren kann bei einer Abmessung von ca. 40 m x 40 m und einer mittl. Sohl- pressung bis max. ca. 200 kN/m2 auf der Grundlage einer Überschlagsberechnung von einer mittleren Bettungszahl k = 10 MN/m3 ausgegangen werden. s,m

Aus der aktuellen Untersuchung zweier Wasserproben ist wegen der erhöhten Gehalte an kalklösender Kohlensäure eine erhöhte Betonaggressivität des anstehenden Grundwassers abzuleiten (Expositionsklasse XA 2 nach DIN EN 206-1, siehe Anlagen A 5/1 und A 5/2)

12.3 Hinweise zur Bauausführung 12.3.1 Baugrubengestaltung und Wasserhaltung

Bei der Herstellung von Baugruben und Böschungen sind die Festlegungen der DIN 4124 und ggf. 4123 (Aushubgrenzen) zu beachten. Benachbarte bauliche Anlagen (auch Maste, Leitungen) sind zu sichern bzw. umzuverlegen.

In den am Standort im Aushubbereich dominierenden Böden (geringmächtige lehmige Deck- schichten, Auesande und Flusskiese, gemischtkörnige Hangsedimente und Verwitterungszersatzmaterialien) können Böschungen mit max. 45° Neigung hergestellt wer- den. Der angegebene zulässige Böschungswinkel gilt nur für trockene Böschungen mit Höhen < 5 m, kurzzeitiger Standdauer und einem lastfreien Streifen an der Böschungsober- kante von mindestens 1 m bei leichten Baufahrzeugen und 2 m bei schwerem Gerät. Eine freie Böschungsgestaltung dürfte unter den gegebenen örtlichen Verhältnissen weitgehend möglich sein.

Falls in Teilbereichen (z.B. für die Baugrube des Durchlassbauwerks) Sicherungs- bzw. Verbaumaßnahmen notwendig bzw. geplant werden, sind am Standort sowohl

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Trägerbohlwand- als auch Spundwandverbau – in Abhängigkeit von der Baugrubentiefe be- messungsabhängig ggf. ausgesteift oder rückverankert – möglich. Zu beachten sind bei der Planung von Verbaumaßnahmen die erschwerten Bedingungen beim Einbringen von Verbauelementen aufgrund der mit der Tiefe zunehmenden Festigkeit der im baupraktischen Tiefenbereich unterhalb von ca. 3 bis 5 m unter Aufschlussniveau anstehenden wechselnd stark verwitterten Festgesteine. Es sind ab diesem Tiefenbereich in jedem Fall Einbringhilfen für Verbauelemente erforderlich (Bohrungen, je nach Tiefe und Verbauart ggf. auch verrohrte oder Austauschbohrungen). Der gewählte Verbau ist generell auf die geplanten Maßnahmen zur bauzeitlichen Grundwasserhaltung abzustimmen.

Die Baumaßnahme befindet sich im Einflussbereich der lokalen Grundwasserführung im Um- feld der Kleinen Striegis. Der örtliche Grundwasserstand wurde in der Baugrundaufschlüssen jeweils oberflächennah, d.h. bei häufig etwa 1 m unter GOK festgestellt. Der bauzeitliche Bemessungswasserstand ist prinzipiell den maßgebenden Wasserständen des Vorfluters / Bachlaufes gleichzusetzen und sollte mind. ca. 0,5 m über den aktuell gemessenen Wasser- ständen angesetzt werden.

Alle Baugrubensohlen und der Verdichtungseinflussbereich bis 0,5 m unter Baugrubensohle sind für eine einwandfreie Nachverdichtung der Gründungssohlen wasserfrei zu halten. Bis zu erforderlichen Absenkbeträgen von etwa 1 m kann die Grundwasserhaltung unter der Voraussetzung einer gleichzeitig verrohrten Vorbeiführung des örtlichen Vorfluters an der Baustelle durch eine ausreichend dimensionierte offene Wasserhaltung inkl. erforderlicher Drainagen in den Baugrubensohlen als beherrschbar eingeschätzt werden.

Größere Absenktiefen erfordern umfangreichere offene oder geschlossene Grundwasserhal- tungsmaßnahmen. Wegen der geringen Tiefenausdehnung des lokalen Grundwasserleiters ist für geschlossene Grundwasserhaltungsanlagen zu berücksichtigen, dass diese für alle Baugruben, deren Sohlen sich in der Nähe zur bzw. unterhalb der UK des Grundwasserlei- ters befinden, in jedem Fall durch offene Grundwasserhaltungen in den Baugruben ergänzt werden müssen. Daher sind wahrscheinlich größer dimensionierte offene Wasserhaltungen mit einer ausreichenden Anzahl von ausgebauten Pumpensümpfen und Grabendränagen in der Baugrubensohle das besser geeignete Wasserhaltungsverfahren, um die max. erforder- lichen Absenkbeträge von bis zu 2…3 m zu realisieren. Ggf. kann in Anstromrichtung vor der Baugrube für das Durchlassbauwerk mittels Anordnung einer tieferen Grabendränage bereits eine Vorabsenkung realisiert werden.

Für offenen Grundwasserhaltungen sind generell der zusätzliche Platzbedarf, eine hohe Sorgfaltspflicht beim Aushub und erhöhte Aufwendungen für die erforderliche filterstabile

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Ausführung der Anlagenteile sowie Aushubbehinderungen infolge Anlage der Pumpensümp- fe, Gräben, Dränagen einzuplanen.

Alternativ könnte für die Baugrube zur Errichtung des Durchlassbauwerks ein  wasserdich- ter Baugrubenverbau mit Spundwänden gewählt werden. Dabei muss besonders beachtet werden, dass nach dem Ziehen der Verbauelemente keine bleibenden Auflockerungen und damit Durchlässigkeitserhöhungen in diesbezüglich relevanten Bereichen unterhalb des Bauwerks verbleiben. Bei Notwendigkeit ist der Verbau im Untergrund zu belassen. Beson- ders Augenmerk ist darauf zu legen, dass alle Grundwasserhaltungsanlagen vor einer Über- bauung mit dem Damm in geeigneter Weise zurückgebaut / verfüllt werden. Den Damm bzw. die Dammachse querende Dränagestränge sind generell auszuschließen. Zufließende Ober- flächen- und Niederschlagswässer sind außerhalb von Baugruben zu fassen und abzuleiten. Ein Hochwasserschutzkonzept für die Bauzeit ist aufzustellen und zu berücksichtigen.

12.3.2 Bautechnische Verwendbarkeit des Aushubes / Wiedereinbau

Am Standort stehen Böden mit unterschiedlichen bautechnischen Eigenschaften an. Die meist nur geringmächtig aufgeschlossenen Lehmböden sind vergleichsweise inhomogen ausgebildet und nur unter der Voraussetzung einer mindestens steifen Konsistenz mit gerin- gen Verdichtungsanforderungen wieder einbaubar. Vergleichbares gilt für die lokal im Aus- hubbereich zu erwartenden Auesande. Eine Verwendung der Lehmböden zum Einbau in der geplanten Dammdichtung ist nicht möglich. Dort ist definiertes hinreichend homogenes Lie- fermaterial zu verwenden.

Die meist gemischtkörnigen Flusskiese und Verwitterungszersatzmaterialien sind in Abhän- gigkeit von der lokalen Kornzusammensetzung, d.h. insbesondere abhängig vom Feinkorn- gehalt mäßig bis gut verdichtbar und können als Einbaumaterial mit Verdichtungsanforde- rungen wiederverwendet werden. Eine Verwendung im Rahmen der geplanten Baumaß- nahme ist z.B. als Austausch-/ Aufbaumaterial in der Dammaufstandsfläche nach Abtrag des Mutterbodens und der oberen Teile der lehmigen Deckschichten unterhalb des geplanten Stützkörpers denkbar. Hinreichend homogene Materialien, die eine Verwendung als definier- te Dammbaustoffe zulassen, werden bei Aushub nicht anfallen.

Verschlechterungen der bautechnischen Eigenschaften der stärker feinkornhaltigen Teile der gemischtkörnigen Aushubmaterialien (i. Z. der Baumaßnahme durch Wasser- und Frostein- wirkung) sind in geeigneter Weise zu verhindern. Aufgeweichte bzw. gefrorene Materialien sind nicht einbaubar.

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13 Abfalltechnische Untersuchungen 13.1 Gesetzliche Grundlagen

Die Empfehlungen der Länderarbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA) legen Güteanforderungen hinsichtlich Boden und Bauschutt für deren stoffliche Verwertung bzw. in Ausnahmefällen für deren Beseitigung fest. Bei Einhaltung dieser Mindestanforderungen werden bei der weiteren Verwendung (Verwertung, Ablagerung, evtl. weitere Behandlung belasteter Materialien) un- vertretbare Umweltbeeinträchtigungen ausgeschlossen. Bei den Zuordnungswerten aus handelt es sich um Vorsorgewerte, die vor allem aus der Sicht des Boden- und Grundwas- serschutzes festgelegt wurden. Die Anforderungen an die stoffliche Verwertung von minera- lischen Abfällen wurde in der LAGA-Mitteilung Nr. 20 (überarbeitete Endfassung vom 06.11.2003) in den Technischen Regeln – Allgemeiner Teil vorgegeben. Dort werden im Teil I unter Punkt 4 Anforderungen an die Verwertung von mineralischen Abfällen aufgelistet, für die verschiedene Fälle („Einbauklassen“) in Abhängigkeit von der Zuordnung der Materialien („Zuordnungskriterien“) unterschieden werden. Prinzipiell sind folgende Einbauarten für mi- neralische Abfälle möglich:

 Uneingeschränkter Einbau – Verwertung von Bodenmaterial in bodenähnlichen Anwendungen (Einbauklasse 0)  Eingeschränkter offener Einbau (Einbauklasse 1)  Eingeschränkter offener Einbau mit definierten technischen Sicherungsmaß- nahmen (Einbauklasse 2)  Einbau in geschlossenen Kreisläufen

Die Zuordnungswerte (Z 1 - Z 2) sind wie folgt definiert:

Z 0: Die Gehalte bis zum Zuordnungswert Z 0 kennzeichnen den natürlichen Boden. Bei der Unterschreitung der Zuordnungswerte Z 0 ist ein uneingeschränkter Einbau von Boden möglich. Eine Auskofferung des Bodens bei Unterschreitung dieser Werte ist nicht erfor- derlich. In Gebieten in denen die natürliche Hintergrundbelastung einschließlich der all- gemeinen vorhandenen anthropogenen Zusatzbelastung über den Z 0-Werten liegt, ist in der Regel die Verwertung des dort anfallenden Bodens bis zu diesen höheren Werten möglich.

Z 1: Die Zuordnungswerte bei Z 1 (Z 1.1 und Z 1.2) stellen die Obergrenze für den offenen Einbau unter Berücksichtigung bestimmter Nutzungseinschränkungen dar. Grundsätzlich gelten die Z 1.1 Werte. Bei Einhaltung dieser Werte ist selbst unter ungünstigsten hydro- geologischen Voraussetzungen davon auszugehen, dass keine nachteiligen Veränderun- gen des Grundwassers auftreten. Die Verwendung der Z 1.2 Werte als Obergrenze der

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Stoffinhalte erfordern das Vorhandensein eines mindestens 2 m mächtigen Grundwasserstauers unter dem Einbaugebiet. Bei Überschreitung der Zuordnungswerte Z 1.1 ist bis zur Obergrenze Z 1.2 ein offener Einbau auf unempfindlichen Flächen wie Industrie-, Gewerbe- und Lagerflächen mit ent- sprechendem Erosionsschutz (z.B. Oberflächenabdeckung/-abdichtung) möglich.

Z 2: Die Zuordnungswerte Z 2 stellen die Obergrenze für den Einbau von Boden mit definier- ten technischen Sicherungsmaßnahmen dar. Ein Einbau von Boden dieser Klasse ist nur als Tragschicht unter wasserundurchlässigen Deckschichten (Beton, Asphalt) möglich. Der Abstand zwischen Schüttkörperbasis und dem höchsten zu erwartenden Grundwas- serstand soll mindestens 1 m betragen.

Innerhalb der Einbauklasse 1 wird nochmals in einen Einbau bei ungünstigen hydrogeologi- schen Standortbedingungen (Einbauklasse 1.1) sowie bei günstigen hydrogeologischen Standortbedingungen (Einbauklasse 1.2) differenziert. Beim uneingeschränkten Einbau, d. h. der Verwertung von Bodenmaterial in bodenähnlichen Anwendungen, wird beim Zuord- nungskriterium Z 0 bodenartspezifisch für die Bodenarten Sand, Lehm/Schluff und Ton in einen Einbau bei Baumaßnahmen (Z 0) sowie bei einer Verfüllung von Abgrabungen (Z 0*) unterschieden. Werden die Zuordnungskriterien Z 2 der Einbauklasse 2 für mindestens einen der prüfenden Parameter überschritten, ist ein Einbau von Abfällen mit definierten techni- schen Sicherungsmaßnahmen in Rahmen geeigneter Baumaßnahmen nicht mehr möglich und es verbleibt nur noch eine Verwertung als Ablagerung in einer Deponie mit den Zuord- nungskriterien Z 3 bis Z 5, der Einbau in geschlossenen Kreisläufen oder der Einsatz in Pro- dukten. Im Regelfall wird bei der Verwertung von natürlich anstehenden Böden der Einbau innerhalb einer der Einbauklassen unterhalb des Zuordnungskriteriums Z 2 angestrebt. Wei- tere Details zu den Einbauklassen können der TR Boden entnommen werden.

Die Tabelle 9 auf der Folgeseite gibt eine Übersicht über die Zuordnungswerte Z 0 bis Z 2 für die Feststoffgehalte im Bodenmaterial gemäß der Mitteilung der Länderarbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA) 20 Anforderungen an die stoffliche Verwertung von Abfällen, Teil II: Techni- sche Regeln für die Verwertung im Abschnitt 1.2 Bodenmaterial (TR Boden) in der Fassung vom 05.11.2004.

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Tabelle 12: Zuordnungswerte zur Bewertung der Feststoffgehalte in Bodenproben gemäß der LAGA-Empfehlung 20 (Tab. II.1.2.2 und II.1.2.4, Stand 05.11.2004)

1. • Bei Überschreitung ist die Ursache zu prüfen
2. • Gilt für Kohlenwasserstoffverbindungen mit einer Kettenlänge von C bis C . Der Ge- 10 22 samtgehalt für C bis C darf das Doppelte der angegebenen Werte nicht überschrei- 10 40 ten.
3. • Bodenmaterial mit PAK-Gehalten zwischen 3 mg/kg und 9 mg/kg TS darf nur in Gebie- ten mit hydrogeologisch günstigen Deckschichten eingebaut werden.

Die nachfolgende Tabelle 13 enthält die Zuordnungswerte für die Eluatkonzentrationen der verschiedenen Einbauklassen.

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Tabelle 13: Zuordnungswerte zur Bewertung der Eluatkonzentrationen in Bodenproben gemäß der LAGA-Empfehlung 20 (Tab. II.1.2.3 und II.1.2.5, Stand 05.11.2004)

1. • bei natürlichen Böden in Ausnahmefällen bis 300 mg/l für Chlorid zulässig
2. • bei natürlichen Böden in Ausnahmefällen bis 120 µg/l für Arsen zulässig

Erläuterung der Abkürzungen in den Tabelle 12 und 13:

Z 0 - uneingeschränkter Einbau möglich Z 0* - offener eingeschränkter Einbau möglich Z 1.1 - offener eingeschränkter Einbau bei ungünstigen Standortbedingungen möglich Z 1.2 - offener eingeschränkter bei günstigen Standortbedingungen Einbau möglich Z 2 - eingeschränkter Einbau mit definierten technischen Sicherungsmaßnahmen möglich

13.2 Untersuchungsergebnisse

Im Zuge der getätigten Baugrundaufschlüsse ergaben sich bei der Kernaufnahme keine or- ganoleptischen bzw. visuellen Auffälligkeiten, welche auf mögliche Schadstoffanreicherun- gen im Untergrund des geplanten Baufeldes hindeuten. Zur Feststellung möglicher Schad-

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stoffbelastungen in den innerhalb der perspektivischen Aushubbereiche anstehenden Hauptbodenarten wurden in Analogie zur Baugrundvoruntersuchung nochmals Stichproben aus den anstehenden Lehmböden, dem Flusskies und den gemischtkörnigen Zersatzmaterialien entnommen und nachfolgend laboranalytisch untersucht.

Lößlehm/Auelehm Probe MP 1 aus BS 8/16, Tiefenbereich 0,50 m – 1,20 m Flusskies Probe MP 1 aus BS 5/16, Tiefenbereich 1,00 m – 1,90 m Verwitterungszersatz Probe MP 1 aus BS 7/16, Tiefenbereich 1,00 m – 1,70 m

Mit den deklarationsanalytischen Untersuchungen wurde die Zwickauer Umweltlabor und Analytik GmbH beauftragt. Die Resultate der Laboruntersuchungen sind im Prüfbericht Nr. 474/15 vom 02.06.2015 (Anlage A 10) zusammengestellt. In den Tabellen 14 und 15 sind die Ergebnisse für die drei untersuchten Einzelmischproben aufgelistet. Der ausgeführte Analysenumfang entspricht dem Mindestuntersuchungsumfang für Böden bei unspezifischem Verdacht gemäß TR Boden / LAGA-Empfehlung Nr. M 20. Analysenwerte, die im Z 1-Bereich liegen, sind in den nachfolgenden Tabellen vom Schrift- bild her kursiv und jene im Z 2-Bereich fett dargestellt. Überschreiten Analysewerte das Z 2- Zuordnungskriterium, erfolgt zusätzlich ein Unterstreichen des jeweiligen Wertes und ein Schattieren der Tabellenfelder.

Tabelle 14: Analytikergebnisse für die schadstoffanalytisch untersuchten Bodenproben – Untersuchungen in der Festsubstanz

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Tabelle 15: Analytikergebnisse für die schadstoffanalytisch untersuchten Bodenproben - Eluatuntersuchungen

Anm.: n. b. steht für „Parameter im Eluat nicht bestimmt“.

Die laboranalytisch nach den LAGA-Kriterien, TR Boden untersuchten Stichproben aus den anstehenden Lehmböden und den Verwitterungszersatzmaterialien weisen keine erhöhten Schadstoffgehalte auf, sind demnach in die Einbauklasse Z 0 nach TR LAGA Boden einzu- ordnen und können demnach uneingeschränkt einer geeigneten Verwertung zugeführt wer- den. Die Stichprobe aus dem Flusskies weist (evtl. geogen bedingt) leicht erhöhte Werte beim Schwermetall Cadmium in der Originalsubstanz auf und ist damit in die Einbauklasse 1.1 nach den LAGA-Kriterien einzustufen und bei Notwendigkeit entsprechend dieser Einstu- fung zu verwerten.

Bei der abfallrechtlichen Einstufung der beim Bodenabtrag perspektivisch anfallenden Aus- hubmaterialien ist die Verordnung zur Umsetzung des Europäischen Abfallverzeichnisses (Abfallverzeichnis-Verordnung - AVV), vom 10.12.2001, zuletzt geändert am 24.07.2002, zu berücksichtigen. Im vorliegenden Fall handelt es sich beim anfallenden Erdaushub (natürlich anstehende Lehmböden und grob – bis gemischtkörnige Flussablagerungen und

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Zersatzböden) um einen Abfall mit der Abfallschlüsselnummer 17 05 04 nach AVV (Böden und Steine, die keine gefährlichen Stoffe enthalten).

Es ist auf die punktuelle Aufschlussmethode im Untersuchungsgebiet und den stichpunktar- tigen Charakter der bisher durchgeführten schadstoffanalytischen Untersuchungen hinzu- weisen, aus der sich eine flächenhafte Schadstofffreiheit der anstehenden Böden im geplan- ten Baubereich nicht ableiten lässt. Es besteht generell und explizit auch an Standorten mit einer landwirtschaftlichen Vornutzung generell die Möglichkeit des Vorhandenseins von loka- len Bodenkontaminationen bzw. lokal erhöhten Schadstoffgehalten in den anstehenden Bö- den. Sollten im Rahmen der Ausführung der Baumaßnahmen Hinweise auf lokal bzw. be- reichsweise erhöhte Schadstoffgehalte festgestellt werden, sind in Abstimmung mit dem Bauherren geeignete Maßnahmen zu ergreifen.

14 Zusammenfassung und Schlussbemerkungen

Nach der vorgenommenen Baugrundvoruntersuchung wurde der nördliche der beiden be- trachteten Standorte für den Absperrdamm des geplanten Hochwasserrückhaltebeckens im Tal der Kleinen Striegis südlich von Berthelsdorf favorisiert. Dieser Standort wurde daher im Frühjahr und Sommer 2016 einer geotechnischen Hauptuntersuchung unterzogen. Begin- nend erfolgten geophysikalische Untersuchungen (widerstandsgeoelektrischer und refrakti- onsseismischer Messungen), um die Ansatzpunkte der direkten Baugrundaufschlüsse opti- mal zu positionieren. Im Rahmen der Planung wurde der Dammstandort zwischenzeitlich zweimalig verlegt, so dass die geophysikalischen Messungen z. T. zweimal wiederholt wer- den. Sowohl die widerstandsgeoelektrischen und z. T. auch die refraktionsseismischen Pro- filvermessungen erfolgten damit bei Fluss-km 14+545, bei Fluss-km 14+610 und nochmals bei Fluss-km 14+695.

Nach dem Datenprozessing und der Interpretation der geophysikalischen Messdaten war zu konstatieren, dass die Achse des Absperrdammes letztlich auf eine Fläche verschoben wur- de, innerhalb derer mit mehreren geologischen Störungsbereichen im präquartären Unter- grund zu rechnen ist. Die im Baubereich anschließend ausgeführten geotechnischen Auf- schlüsse (6 Rotationskernbohrungen, 11 Kleinrammbohrungen und 6 schwere Rammsondie- rungen) bestätigten die Existenz von geologischen Störungszonen im Baufeld des Dammes, die sich durch tiefreichend verwitterte und / oder tektonisch beeinflusste Festgesteine aus- zeichnen. Im geplanten Baubereich grenzen sowohl talparallel in SSW-NNO ausgerichtete Störungen wie auch eine etwa bei Fluss-km 14+610 verlaufende Querstörung und damit un-

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terschiedliche Festgesteine kleinräumig aneinander. Scheinbar werden mehrere Blöcke von relativ massiv ausgebildeten Sandsteinen, Konglomeraten, Brekzien, Grauwacken und mglw. auch Gneisen durch die erwähnten Störungszonen voneinander getrennt. Die Unterkante des Verwitterungszersatzes verläuft im Bereich von relativen Felshochlagen nur in 4 bis 5 m Tiefe unter der GOK, während bereits 50 m davon entfernt der Übergang von Verwitterungszersatz zum verwitterten Fels erst in 10 m Tiefe oder noch deutlich tiefer er- folgt. Unterhalb der zwischen ca. 2 und 4 m mächtigen quartären Tal- und Hangsedimentati- on ist im geplanten Baubereich daher von kleinräumig rasch wechselnden Verwitterungsgra- den und Festigkeitseigenschaften der unterlagernden Sandsteine, Konglomerate, Brekzien und Grauwacken auszugehen.

Die Inhomogenität des anstehenden Festgesteinsuntergrundes dokumentiert sich auch in den ermittelten deutlich variierenden Durchlässigkeitsbeiwerten für die wechselnd stark ver- witterten Festgesteine zwischen ca. 510-5 m/s und weniger als 110-7 m/s.

Auf der Grundlage der vorliegenden Untersuchungsergebnisse ist zwecks Gewährleistung einer ausreichenden Gebrauchstauglichkeit des Bauwerks von der Notwendigkeit einer zu- sätzlichen Untergrundabdichtung unter dem Dammbauwerk auszugehen. Da diese auf der Grundlage der ermittelten Eigenschaften und Kennwerte des relevanten Festgesteinsunter- grundes nicht mittels Anordnung eines Injektionsschleiers realisierbar sein wird, muss eine andere Art der Untergrundabdichtung gewählt werden. So kann als Alternative zur Unter- grundinjektion die Anordnung eines vertikalen, in den Dichtungskörper des Absperrdammes einbindenden, wandartigen Dichtelements in Betracht gezogen und empfohlen werden. Die Ausführungsart der Wandkonstruktion ist abhängig von verschiedenen ausführungstechni- schen und auch kommerziellen Randbedingungen und im Rahmen der weiteren Planungen abschließend festzulegen. Die erforderliche Dichtwandtiefe ist vorab mittels hydraulischem bzw. Gebrauchstauglichkeitsnachweis unter Berücksichtigung der im Zuge der Baugrunder- kundung ermittelten geotechnischen und geohydraulischen Kennwerte und Randbedingun- gen zu ermitteln und wird abgeschätzt zwischen etwa 5 und 10 m betragen.

Der im geplanten Dammbereich bei Fluss-km 14+680 anstehende Untergrund ist für das geplanten Erdbauwerk, einschl. der Massivbauteile ausreichend geeignet und tragfähig. Er- höhte Aufwendungen werden vor allem im Zusammenhang mit örtlichen notwendigen Bo- denaustauschmaßnahmen im Bereich der Dammaufstandfläche, den bauzeitlichen Oberflä- chenwasser- und Grundwasserhaltungen, den Bohrarbeiten zur Herstellung der Untergrund- abdichtung, lokal nicht endgültig auszuschließenden Felslösearbeiten beim Aushub für das

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Durchlassbauwerk und ggf. Verbaumaßnahmen für die Baugrube zur Errichtung des Durch- lassbauwerks erforderlich.

Die in den perspektivischen Aushubbereichen anfallenden Bodenmaterialien sind für eine Verwendung als planmäßiges Dammbaumaterial wegen ihrer jeweils zu großen Inhomogeni- tät weitgehend ungeeignet. Die beim Aushub der Baugrube für das Durchlassbauwerk anfal- lenden, meist recht gut verdichtbaren Flusskiese und Verwitterungszersatzmaterialien könn- ten aber in den Aushub-/ Abtragsbereichen für die Dammaufstandsfläche unterhalb des re- gulären Stützkörpers als Austausch-/Auffüllmaterial wieder eingebaut werden.

Die an je einer Stichprobe der Lehmböden, des Flusskieses und der Verwitterungs- zersatzböden vorgenommenen deklarationsanalytischen Laboruntersuchungen nach den Kriterien der LAGA TR Boden 2004 ergaben Einstufungen in die Kategorien Z 0 (Lehmböden und Verwitterungszersatz) bzw. Z 1.1 (Flusskies). Aus umweltrelevanten Gründen und vor- behaltlich der bautechnischen Eignung der genannten Materialien ist damit ein Wiedereinbau im Zuge der geplanten Baumaßnahme voraussichtlich (nur stichprobenartig geprüft) unein- geschränkt möglich.

Es wird auf den bei Baugrunduntersuchungen generell punktuellen Aufschlusscharakter hin- gewiesen.

Für Fragen im Zusammenhang mit Baugrundbegutachtung und Gründungsempfehlungen bzw. für die zu empfehlende geotechnische Baubegleitung stehen wir jederzeit gern zur Ver- fügung.

Dr. rer. nat. D. Steinhau

• Dipl.-Geophysiker -

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