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Geophysik und 3D-Model-
lierung im Osterzgebirge
Voruntersuchungen zur Neubaustrecke Dresden–Prag

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2
Ergebnisse der Forschungsberichte:
Geophysikalische Untersuchungen
an der Struktur Börnersdorf/Osterzgebirge
zur Klärung der tektonischen Situation
3D-Modellierung der Struktur Börnersdorf
sowie der Neubaustrecke Dresden–Prag
im Osterzgebirge
Geophysik (Kapitel 2)
Prof. Dr. Stefan Buske, Dr. Rolf Käppler, Dr. Ralph-Uwe Börner, Lutz Sonnabend, Sascha Bodenburg,
Vera Lüer, Carolin Ader
TU Bergakademie Freiberg, Institut für Geophysik und Geoinformatik
3D-Modellierung (Kapitel 1 und 3.2)
Dr. Ines Görz, Karl Schmidt, Erik Seiert, Daniel Werner
TU Bergakademie Freiberg, Institut für Geophysik und Geoinformatik
Geotechnik (Kapitel 3.3, 3.4)
Detlev Tondera, Dr. Thomas Frühwirt, Tommy Gambke
TU Bergakademie Freiberg, Institut für Geotechnik
Projektbetreuung, Redaktionelle Bearbeitung sowie Kapitel 1.3, 3.1 und 4
Dr. Ottomar Krentz, Sabine Kulikov, Sascha Görne, Ines Döring-Koppatz, Carsten Schulz, Larissa Aßmann
Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie

3
Inhalt
1
Einführung ............................................................................................................................................................. 7
1.1
Aufgabenstellung ..................................................................................................................................................... 7
1.2
Kenntnisstand/Datengrundlage ............................................................................................................................... 8
1.2.1
Übersicht ................................................................................................................................................................. 8
1.2.2
Digitale Geländemodelle ......................................................................................................................................... 9
1.2.3
Bohrdaten ................................................................................................................................................................ 9
1.2.4
Geologische Karten ................................................................................................................................................. 9
1.2.5
Geologische Profilschnitte ....................................................................................................................................... 9
1.2.6
Geophysikalische Daten .......................................................................................................................................... 9
1.3
Geologie .................................................................................................................................................................. 10
1.3.1
Geologische Übersicht (deutscher Anteil) ............................................................................................................... 10
1.3.2
Geologisch-stratigrafische Komplexe ...................................................................................................................... 12
2
Geophysikalische Untersuchungen..................................................................................................................... 17
2.1
Durchgeführte Untersuchungen .............................................................................................................................. 18
2.1.1
Gravimetrie .............................................................................................................................................................. 19
2.1.2
Magnetik .................................................................................................................................................................. 20
2.1.3
Geoelektrik .............................................................................................................................................................. 20
2.1.4
Seismik .................................................................................................................................................................... 21
2.2
Untersuchungsergebnisse „Außerhalb der Struktur“ ............................................................................................... 22
2.3
Untersuchungsergebnisse „Innerhalb der Struktur“ ................................................................................................. 22
3
Geologische 3D-Modellierung und gesteinsphysikalische Charakterisierung der im Trassenverlauf zu
erwartenden Gesteine ........................................................................................................................................... 26
3.1
Methodik der Erstellung der Geologischen Übersichtsschnitte ................................................................................ 26
3.2
Methodik der 3D-Modellierung unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Teilgebiete ...................................... 28
3.2.1
Quartär .................................................................................................................................................................... 31
3.2.2
Kreide ...................................................................................................................................................................... 32
3.2.3
Elbtalschiefergebirge ............................................................................................................................................... 33
3.2.4
Struktur Börnersdorf ................................................................................................................................................ 35
3.2.5
Erzgebirge (Zwischengebiet) ................................................................................................................................... 36
3.2.6
Eger Graben ............................................................................................................................................................ 37
3.3
Gesteinsphysikalische Charakterisierung der im Trassenverlauf anstehenden Gesteine ....................................... 38
3.3.1
Datenrecherche ....................................................................................................................................................... 38
3.3.2
Probenahme ............................................................................................................................................................ 38
3.3.3
Gesteinsmechanische Untersuchungen .................................................................................................................. 39
3.3.4
Geomechanische Kennwerte – Vergleichende Betrachtung der Literatur-, Recherche- und Versuchsergebnisse . 39
3.3.5
Abrasivität ................................................................................................................................................................ 42
3.4
Betrachtungen zur Verwertung von Überschussmassen ......................................................................................... 43
3.4.1
Ausbruchvolumen der Tunnel .................................................................................................................................. 43
3.4.2
Verwertungsmöglichkeiten ...................................................................................................................................... 44
3.4.3
Verwertung innerhalb bergbaulicher Anlagen .......................................................................................................... 45
3.4.4
Verwertung im Rahmen von Landschaftsbauwerken .............................................................................................. 46
3.4.5
Optimierung der Gestaltung des Einschnittes am Galgenberg unter geotechnischen Aspekten ............................. 48
4
Schlussfolgerungen, Ausblick ............................................................................................................................. 50
4.1
Weiterführende Arbeiten nach Projektabschluss ..................................................................................................... 50
4.1.1
Bauanfang bis Galgenberg (Tunnelportal) ............................................................................................................... 50
4.1.2
Galgenberg (Portal Grenztunnel) bis zur Struktur Börnersdorf ................................................................................ 52
4.1.3
Struktur Börnersdorf bis zum Erzgebirgsabbruch (Tschechien) .............................................................................. 55
4.2
Bilanz der bisherigen Zusammenarbeit am Projekt ................................................................................................. 56
Quellen ................................................................................................................................................................... 58

4
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1:
Übersichtsdarstellung der Eisenbahnneubaustrecke .................................................................................... 7
Abbildung 2:
Geologisch-stratigrafische Haupteinheiten.................................................................................................. 10
Abbildung 3:
Hauptstörungen im Untersuchungsgebiet ................................................................................................... 11
Abbildung 4:
Trassenverlauf im Bereich der Querung quartärer Ablagerungen ............................................................... 12
Abbildung 5:
Quartäre Ablagerungen entlang der Tunneltrasse im Bereich Pirna–Heidenau .......................................... 13
Abbildung 6:
Kreidesedimente entlang der Tunneltrasse im Bereich Dohma–Bahretal mit dem Tunnelportal
bei km 7,0 ................................................................................................................................................... 14
Abbildung 7:
Gesteine des Elbtalschiefergebirges entlang der Tunneltrasse .................................................................. 15
Abbildung 8:
Modelliereinheiten des Elbtalschiefergebirges in der Karte und im Profilschnitt ......................................... 16
Abbildung 9:
Verlauf der Tunneltrasse in den Gneisen des Erzgebirges bis zur tschechischen Grenze mit der Struktur
Börnersdorf und der Quarz-Fluorit-Gangzone von Petrovice–Döbra als Profilschnitt und Karte ................ 17
Abbildung 10: Untersuchungsgebiet (blauer Kreis) an der Autobahnabfahrt Bad Gottleuba ............................................. 18
Abbildung 11: Geplante Lage der Profile außerhalb der Struktur ...................................................................................... 18
Abbildung 12: Übersicht der Gravimetrie-Profile und -Messpunkte ................................................................................... 19
Abbildung 13: Korrigierte BOUGUER-Anomalie entlang der beiden Profile „Außerhalb der Struktur“ (oben: Ost-West
verlaufendes Profil; unten: Nord-Süd verlaufendes Profil) .......................................................................... 20
Abbildung 14: Inversionsergebnis der Geoelektrik-Messungen entlang Profil 1 (Profilmeter 0 bis 500) ............................ 21
Abbildung 15: Fallgewichtsquelle (links) und Geofonauslage (rechts) ............................................................................... 21
Abbildung 16: Gemeinsame Interpretation der Daten des Ost-West verlaufenden Profils ................................................. 22
Abbildung 17: Übersicht der Profillagen und Messpunkte im Zeitraum 2011–2013 (aus HORNA et al.) (links) und
Ergebnis der drei 2D-Seismik-Profile (SI-III) (rechts) .................................................................................. 23
Abbildung 18: Horizontalgradient (links) und Vertikalgradient (rechts) der regionalen BOUGUER-Anomalie .................... 24
Abbildung 19: Lage aller Quellpunkte (rote Sterne) und Empfängerpunkte (schwarze Kreise) im 3D-Seismik-
Messgebiet .................................................................................................................................................. 24
Abbildung 20: 3D-Interpretation der Struktur. Der lila Quader im linken Bild repräsentiert die 3D-Seismik-Auslage
(GÖRNE & KRENTZ). ...................................................................................................................................... 25
Abbildung 21: Schematische Zusammenstellung aller geophysikalischen Ergebnisse „Innerhalb der Struktur“ ................ 25
Abbildung 22: Modelliereinheiten in den geologischen Profilen ......................................................................................... 27
Abbildung 23: Modelliergebiete 3D-Modell ........................................................................................................................ 28
Abbildung 24: Das Modellierungsgebiet mit einer Ausdehnung von ca. 30 x 5 km und Detailgebieten ............................. 29
Abbildung 25: Trassenverlauf von Bauanfang bis zum Seidewitztal/Kohlberg ................................................................... 32
Abbildung 26: Basisflächen quartärer Lockergesteinskörper im Detailgebiet 2 ................................................................. 32
Abbildung 27: Trassenverlauf im Bereich der Kreideablagerungen mit Schnitt 10-fach überhöht ..................................... 33
Abbildung 28: Kretazische Mergel-Sandstein-Wechsellagerung am Cottaer Spitzberg und im Lohmgrund (3-fach
überhöht) ..................................................................................................................................................... 33
Abbildung 29: Trassenverlauf im Bereich der Kreideablagerungen mit Schnitt 10-fach überhöht ..................................... 34
Abbildung 30: 3D-Modell der Einheiten des Elbtalschiefergebirges; Draufsicht mit nach oben projizierter Trasse (rot) .... 34
Abbildung 31: 3D-Modell der Struktur Börnersdorf ............................................................................................................ 35
Abbildung 32: Trassenverlauf im Bereich der auf den Schnitt projizierten Struktur Börnersdorf ........................................ 36
Abbildung 33: Die Störungszone von Petrovice–Döbra wurde einmal als 1 km breite Zone mit vertikalem Einfallen
(braun) und einmal als NE-wärts einfallende Störungsfläche (grün) modelliert. Gelb sind Bohrungsmarker-
Punkte, auf deren Grundlage die Modellierung erfolgte, und die Staatsgrenze. Rechts der Schnitt........... 36
Abbildung 34: An der Staatsgrenze (gelbe Linie) wird die Trasse (rote Linie) vermutlich ein großes Störungskreuz
durchfahren (gelbe, grüne und braune Flächen). ........................................................................................ 37
Abbildung 35: Ausschnitt aus dem Trassenprofilschnitt am Erzgebirgsabbruch und Eger Graben (Erklärung siehe
Abbildung 22) .............................................................................................................................................. 37
Abbildung 36: Einschätzung des Cerchar-Abrasivitäts-Index und der Zusammenhang zwischen CAI und dem
äquivalenten Quarzanteil ............................................................................................................................ 43
Abbildung 37: Mengenberechnung des Basistunnels (deutscher Teil) [23] ....................................................................... 44

5
Abbildung 38: Randbedingungen der Verwendung von Ausbruchmaterial ........................................................................ 44
Abbildung 39: Kohlberg Trassen-km 4,8 bis 6,5 ohne Landschaftsbauwerk ...................................................................... 46
Abbildung 40: Kohlberg Trassen-km 4,8 bis 6,5 mit Landschaftsbauwerk ......................................................................... 47
Abbildung 41: Einschnitt Galgenberg Tunnelportal, Böschungsneigung 45° ..................................................................... 49
Abbildung 42: Einschnitt Galgenberg Tunnelportal, Böschungsneigung 30° ..................................................................... 49
Abbildung 43: Trassenverlauf Bauanfang bis Tunnelportal am Galgenberg (ca. Bau-km 7,0) ........................................... 51
Abbildung 44: Trassenverlauf Tunnelportal am Galgenberg bis Struktur Börnersdorf (ca. Bau-km 7,0–19,0) .................. 53
Abbildung 45: Übersichtskarte der möglichen weiteren geophysikalischen Arbeiten ......................................................... 54
Abbildung 46: Trassenverlauf Struktur Börnersdorf (ca. Bau-km 18,0–32,0) ..................................................................... 55

6
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1:
Übersicht über die zur Verfügung stehenden Primär- und Modelldaten ............................................................. 8
Tabelle 2:
Charakteristik des 3D-Modells .......................................................................................................................... 31
Tabelle 3:
Untersuchungsprogramm des gesteinsmechanischen Labors ......................................................................... 39
Tabelle 4:
Vergleichende Betrachtung der Literatur-, Recherche- und Versuchsergebnisse hinsichtlich der
Druckfestigkeit .................................................................................................................................................. 40
Tabelle 5:
Vergleichende Betrachtung der Literatur-, Recherche- und Versuchsergebnisse hinsichtlich der
Spaltzugfestigkeit ............................................................................................................................................. 40
Tabelle 6:
Vergleichende Betrachtung der Literatur-, Recherche- und Versuchsergebnisse hinsichtlich der Rohdichte... 41
Tabelle 7:
Ergebnisse der Triaxialversuche [22]................................................................................................................ 42
Tabelle 8:
Ergebnisse der Abrasivitätsuntersuchungen nach dem Cerchar-Verfahren [21] .............................................. 42
Tabelle 9:
Verwertungsmöglichkeiten von Tunnelausbruchmaterial.................................................................................. 45
Tabelle 10: Potenzielle Kapazitäten der untersuchten Steinbrüche zur Verfüllung ............................................................. 45

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7
1 Einführung
1.1 Aufgabenstellung
Das Forschungs- und Entwicklungsprojekt „Geophysikalische Untersuchungen an der Struktur Börners-
dorf/Osterzgebirge zur Klärung der tektonischen Situation“ mit dem Ergänzungsauftrag „Geologische 3D-
Modellierung der Struktur Börnersdorf/Osterzgebirge sowie der Neubaustrecke Dresden-Prag" widmet sich
der Untersuchung und Beschreibung der geologischen Situation im Trassenverlauf der geplanten Schienen-
neubaustrecke Dresden-Prag. Die Ergebnisse sollen als fachlicher Beitrag in die von der Europäischen Kom-
mission geförderte Studie zu „Planungsdienstleistungen für die Neubau-Hochgeschwindigkeitsbahnstrecke
Dresden-Prag“ einfließen.
Die geplante Eisenbahnneubaustrecke zwischen Dresden und Prag gehört als TEN-V-Achse (Trans-European
Network – TEN) zum Orient/East-Med-Korridor, der von der Europäischen Union ins Leben gerufen wurde, um
die wirtschaftlichen und sozialen Beziehungen der Länder zu verbessern. Sie ist die wichtigste Verbindung
zwischen Skandinavien und Südosteuropa [23].
Das Projekt ist eine Gemeinschaftsarbeit des Freistaates
Sachsen und der Tschechischen Republik, die den Neubau
einer hochgeschwindigkeitstauglichen Strecke zwischen Dres-
den und Prag außerhalb des Elbtales realisieren möchten. Seit
dem Jahr 2012 unterstützt das Landesamt für Umwelt, Land-
wirtschaft und Geologie (LfULG) das Staatsministerium für
Wirtschaft, Arbeit und Verkehr (SMWA) bei den Planungsarbei-
ten mit Detailkenntnissen über den regionalen geologischen
Bau des Untergrundes und initiierte in Zusammenarbeit mit der
Technischen Universität Bergakademie Freiberg (TU BAF)das
FuE-Vorhaben „Geophysikalische Untersuchungen an der
Struktur
Börnersdorf/Osterzgebirge
und
geophysikalische
Untersuchungen zur Klärung der tektonischen Situation in Bör-
nersdorf“ [9].
Abbildung 1: Übersichtsdarstellung der Eisenbahnneubaustrecke
(Quelle:
http://www.nbs.sachsen.de/)
Die Zielstellungen des Forschungs- und Entwicklungsprojektes können wie folgt zusammengefasst werden:
Erkennung von markanten Störungszonen in unmittelbarer Umgebung der Struktur Börnersdorf und die
möglichst genaue Bestimmung der Tiefe sowie der Randflächen der Struktur mittels geophysikalischer Me-
thoden
Erstellung eines 3D-Übersichtsmodells des geologischen Untergrundes auf der Basis aller verfügbaren
Daten mit den wichtigsten geologischen Einheiten im Trassenverlauf
Darstellung der ingenieurgeologischen Besonderheiten und Erarbeitung einer ersten Datengrundlage zu
ingenieurgeologischen Gesteinskennwerten für die Planung/Bilanzierung des Tunnelbaus

8
Die enge Zusammenarbeit zwischen SMWA, Planungsbüro, LfULG und TU BAF im Rahmen der laufenden
Studie führten zu einer Verbesserung der geologischen Grundlagen, der Optimierung des Trassenverlaufes
und einer Ausweisung von Risikofaktoren und -bereichen.
1.2 Kenntnisstand/Datengrundlage
1.2.1
Übersicht
In die Projektrealisierung flossen umfangreiche geologische Daten ein.
Tabelle 1: Übersicht über die zur Verfügung stehenden Primär- und Modelldaten
Datentyp
Datensatz
Auflösung
Quelle
Digitales Geländemodell
DGM2, DGM 10
2 m
bereitgestellt durch:
Staatsbetrieb Geobasisinformation
und Vermessung Sachsen (GeoSN)
DMR4G der Tschechischen Republik
5 m
bereitgestellt durch:
Krebs+Kiefer Ingenieure GmbH
Bohrungsdaten
Ca. 800 Schichtverzeichnisse
-
Aufschlussdatenbank des LfULG
Geologische Karten
GK5049 Pirna
1 : 25.000
[1]
Quartärbasis-Karte, Blatt Pirna
1 : 25.000
[1]
GK L5148 Pirna (dig)
1 : 50.000
[3]
GK L5348 Altenberg (dig)
1 : 50.000
[3]
03-322 Krupka
1 : 25.000
[2]
02-144 Petrovice
1 : 25.000
[2]
Geologische Profilschnitte
Schnitte Blatt Pirna
1 : 25.000
10-fach überhöht
[1]
Profil Spitzberg
[2]
Profil Preiselberg
[2]
Hydrogeologische Schnitte Freiberg/Pirna
1 : 25.000
5-fach überhöht
[4] / [5]
Profil Kohlberg
1 : 1.000
2-fach überhöht
[6]
Profil Braunkohlenbecken bei Chlumec
1 : 10.000
10-fach überhöht
[26]
Geophysikalische Daten
Struktur Börnersdorf
[10] / [11]
Geophysikalische Daten
Geophysikalische Untersuchungen Börners-
dorf
[9]
Seismische Profile (4) Börnersdorf
10 m Quellen
5 m Geophone
[13]
Geoelektrisches Gutachten Döbra-
Oelsengrund
[7]
Daten zur Trasse
Trassenverlauf (Stand 27.2.2015/30.6.2015)
[25]
Tunnelquerschnitt (Stand 13.2.2015)
1 : 50
[25]
Geologische 3D-Modelle
Modell Kohlberg
[27]
Modell Altenberg-Teplice
[28]
Modell Elbezone
[28]

9
Sowohl für die Schnitterarbeitung als auch für die 3D-Modellierung musste ein Großteil der Rohdaten umfas-
send aufbereitet werden. Typische Arbeitsschritte waren die Transformation in das Koordinatenreferenzsys-
tem UTM33N und die Konvertierung in Software-kompatible Dateiformate.
Die umfangreichen Datengrundlagen der Studienarbeit „Recherche zu geomechanischen Kennwerten für die
im Trassenverlauf der Neubaustrecke Dresden–Prag zu erwartenden Gesteine“ sind in Anlage 4 enthalten.
Die Ergebnisse der Studienarbeit werden in Kapitel 3.3 dargestellt.
1.2.2
Digitale Geländemodelle
Für die Beschreibung der Geländeoberfläche wurden das DGM2 und das DGM 10 des Staatsbetriebes Geo-
basisinformation und Vermessung Sachsen (GeoSN) sowie das Tschechische Geländemodell DMR4G ver-
wendet. Alle Geländemodelle wurden in UTM33N transformiert.
1.2.3
Bohrdaten
Es standen 1.138 Bohrungen mit rund 7.300 Einträgen im zugehörigen Schichtverzeichnis aus der zentralen
Aufschlussdatenbank Sachsens des LfULG zur Verfügung. Aus dieser Menge wurden 800 Bohrungen mit
2.000 Einträgen im Schichtverzeichnis für die Modellierung ausgewählt. Die Auswahlkriterien sind in Anla-
ge 3.7 näher beschrieben. Für die 3D-Modellierung konnten ca. 600 Bohrungen verwendet werden.
1.2.4
Geologische Karten
Als geologische Kartengrundlage standen drei geologische Blätter im Maßstab 1 : 25.000 zur Verfügung. Das
Blatt GK5049 Pirna [1] lag in digitaler Form im Koordinatensystem Gauß-Krüger-Zone 5 und die tschechi-
schen geologischen Kartenblätter 02-322 Krupka und 02-144 Petrovice [2] als gescannte Pixelbilder vor.
Für die Modellierung der Quartärbasis wurden die digitalisierten Höhenlinien der Quartärbasis-Karte vom Blatt
Pirna herangezogen [2]. Die Modellierung des Tops der Grundgebirgseinheiten unter der Kreide erfolgte unter
Einbeziehung der Kreidebasiskarte des LfULG, Blatt Pirna [2].
1.2.5
Geologische Profilschnitte
Für die 3D-Modellierung fanden geologische Profilschnitte des geologischen Blattes Pirna, der laufenden
HYK50 Kartierung [4], [5] und der entlang des Trassenverlaufes entwickelte geologische Schnitt (Anlagen 1.1,
1.2) Verwendung. Sie waren neben den geologischen Karten maßgebliche Grundlage für den im Rahmen des
Projektes erarbeiteten Übersichtsschnitt im Trassenverlauf der Schienenneubaustrecke. Letzterer basiert auf
dem Trassenverlauf und den entsprechenden Höhenplänen vom Februar 2015.
Die geologischen Profile vom Spitzberg (Blatt 02-144 Petrovice) und Preiselberg (Blatt 03-322 Krupka) [2]
wurden zur Kontrolle der aus den geologischen Karten modellierten Störungen verwendet.
1.2.6
Geophysikalische Daten
Im Bereich der Trasse liegen für zwei Abschnitte detaillierte geophysikalische Untersuchungen vor. Zwischen
Trassenkilometer 18 und 19 km liegt nur wenige 100 m entfernt die Struktur Börnersdorf, ein durch quartäre
Sedimente verdecktes Kreidevorkommen von 500 bis 600 m Durchmesser und mit einer vermuteten Tiefe von
ca. 250 bis 300 m. 2011 wurden hier bereits erste seismische, gravimetrische, geomagnetische und geoelek-
trische Untersuchungen durchgeführt [8], [9], [10]. Die Genese dieser Struktur ist weitgehend unklar. Die
Untersuchungen wurden im Rahmen dieses Projektes 2014/15 weitergeführt (vergl. Kapitel 2).
Zwischen Trassenkilometer 22 und 23 km quert die Trasse unmittelbar im Bereich der Staatsgrenze die Struk-
tur Petrovice–Döbra. Es handelt sich um eine vermutlich bis 100 m breite Störungszone mit Quarz- und Fluss-

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10
spatvererzungen, die auf tschechischer Seite nördlich des Spicak durch Bohrungen nachgewiesen wurde. Auf
deutscher Seite wurden 1978 geoelektrische Untersuchungen durchgeführt, um die Struktur weiter zu verfol-
gen [7].
1.3 Geologie
1.3.1
Geologische Übersicht (deutscher Anteil)
Abbildung 2: Geologisch-stratigrafische Haupteinheiten
Die von Nord nach Süd verlaufende Neubaustrecke Dresden–Prag durchläuft verschiedene geologisch-
stratigrafische Haupteinheiten (Abbildung 2).
Sie beginnt bei Heidenau–Pirna–Dohma im Bereich der Granodiorite des Lausitzer Massivs, das von den
Sandsteinen und Mergeln der Sächsischen Kreidesenke überlagert wird. Anschließend durchquert sie zwi-
schen Obercotta und Bahretal die unterschiedlichen Schiefereinheiten des Elbtalschiefergebirges (auch Ma-
xen-Berggießhübler Synklinorium genannt) und erreicht auf der Höhe von Bad Gottleuba die Gneise des Erz-
gebirges. Auf tschechischer Seite gelangt sie im Bereich von Chlumec in die tertiären Sedimente des Eger
Grabens.
Mehrere dieser Haupteinheiten werden durch regionale Störungszonen voneinander getrennt (Abbildung 3).
Die Westlausitzer Störung (auch Weesensteiner Störung genannt) trennt die Granodiorite des Lausitzer Mas-
sivs von den Schiefern des Elbtalschiefergebirges. Sie streicht NW-SE, ist mehrere zehner bis wenige hundert
Meter mächtig und fällt wahrscheinlich senkrecht ein. Es ist eine variszische, duktile Störungszone.
Die Donnerberg-Verwerfung und die Winterleithe-Verwerfung streichen schieferungsparallel NW-SE, fallen
wahrscheinlich mittelsteil nach NE ein und sind die Hauptelemente innerhalb des tektonisch sehr stark bean-
spruchten Elbtalschiefergebirges. Sie weisen einen dextralen Bewegungssinn auf. Ebenso wie ein großer Teil

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11
der anderen dort auftretenden Störungen sind sie als Aufschiebung ausgebildet und dadurch mit verantwort-
lich für den ausgeprägten Schuppenbau im Elbtalschiefergebirge.
Abbildung 3: Hauptstörungen im Untersuchungsgebiet
Die variszische
Mittelsächsische Störung
trennt das Elbtalschiefergebirge von den Gneisen des Erzgebirges.
In diesem Bereich tritt der häufig tektonisch stark gestörte Turmalingranit auf. Die durch die Autobahn A17
zwischen Anschlussstelle Bad Gottleuba und Anschlussstelle Bahretal über mehrere hundert Meter aufge-
schlossene Störung fällt wahrscheinlich senkrecht ein und ist sowohl duktil als auch spröd-klastisch bean-
sprucht.
Innerhalb der Gneise des Erzgebirges liegt die
Quarz-Fluorit-Zone von Petrovice–Döbra
. Diese NW-SE-
streichende Struktur kreuzt die geplante Tunneltrasse etwa im Bereich des Gottleubatals unmittelbar an der
tschechischen Grenze. Es handelt sich um eine bis zu hundert Meter mächtige, steil nach NE einfallende
Gangstruktur.
Der auf tschechischer Seite in der Nähe des Tunnelportals bei Chlumec auftretende NE-SW-streichende
Erz-
gebirgsabbruch
trennt das Erzgebirge von den tertiären Sedimenten des Eger Grabens. Es handelt sich um
eine mehrere hundert Meter mächtige Verwerfungszone mit zahlreichen Einzelstörungen, die insgesamt einen
Verwerfungsbetrag von mindestens 800 bis 1.000 m aufweisen. Das Alter des Erzgebirgsabbruchs ist Tertiär.

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12
1.3.2
Geologisch-stratigrafische Komplexe
Quartär
Die für die Eisenbahntrasse relevanten quartären Sedimente befinden sich im nördlichen Bereich bei Heide-
nau–Pirna sowie im Bereich des Kohlbergs und des Galgenberges am Portal des Grenztunnels (Abbildung 4
und Abbildung 5). Es handelt sich um weichselkaltzeitliche Lössablagerungen und solifluidale Hanglehme, die
elsterglaziale Schmelzwasser- und Flusskiese, Beckenbildungen und Grundmoräne überlagern. Die Mächtig-
keit der auf der Hochfläche liegenden elsterzeitlichen Bildungen kann bis über 30 m betragen. Die Mächtigkeit
der holozänen und pleistozänen Auenlehme und Kiese der Elbe und ihrer Nebenflüsse (Müglitz, Gottleuba
etc.) übersteigt 3 bis 5 m nicht.
Maßstabsbedingt können geringmächtige Einheiten (z. B. Quartär, Kreide) in den Profilschnitten lokal über-
höht dargestellt sein. Aufgrund ähnlicher Eigenschaften wurden quartäre Einheiten in durchlässige, wasserlei-
tende Lockergesteine (Modelliereinheit 1, Grundwasserleiter) und in geringdurchlässige, wasserstauende
Lockergesteine (Modelliereinheit 2, Grundwasserstauer) zusammengefasst. Eine detaillierte Unterteilung wäre
aufgrund des Übersichtscharakters des Trassenschnittes und der 3D-Modellierung in diesem Stadium nicht
zielführend gewesen (vergl. Kapitel 3.1).
Im Schnitt werden Bereiche, in denen sich Grundwasserleiter und Grundwasserstauer überlagern, als 1/2
angezeigt, was bedeutet, dass beide Ablagerungen vorkommen, eine Unterteilung aufgrund des Maßstabes
jedoch nicht darstellbar ist. Die Farbgebung wurde jeweils nach der im entsprechenden Abschnitt dominieren-
den Modelliereinheit gewählt.
Abbildung 4: Trassenverlauf im Bereich der Querung quartärer Ablagerungen

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13
Abbildung 5: Quartäre Ablagerungen entlang der Tunneltrasse im Bereich Pirna–Heidenau (Legende
Schnitt siehe Abbildung 22)
Kreide
Die kretazischen Sedimente (Cenoman-Turon) im Bereich von Pirna sind durch einen starken faziellen Wech-
sel gekennzeichnet. Nördlich von Pirna herrscht eine merglige Entwicklung vor, die nach Süden in eine sandi-
ge Fazies übergeht. Im Bereich der Tunneltrasse liegt örtlich basal der cenomane sandige Unterquader vor,
der nach Norden in die mergligen Dölzschener Schichten übergeht (Abbildung 6). Darüber folgt der unterturo-
ne Labiatus-Sandstein mit Übergangen zum Labiatus-Mergel. Die diskordant auf den Schiefern, Grauwacken
und Granodioriten aufliegenden Kreidesedimente keilen nach Süden hin aus. Die Mächtigkeit entlang der
Trasse reicht von wenigen Metern Kreideüberdeckung im Süden bis zu 40 bis 50 m im Norden.

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14
Abbildung 6: Kreidesedimente entlang der Tunneltrasse im Bereich Dohma–Bahretal mit dem Tunnel-
portal bei km 7,0 (Legende Schnitt siehe Abbildung 22)
Altpaläozoikum des Elbtalschiefergebirges
Die Tunneltrasse passiert zwischen Kilometer 9,9 und 14,4 die unterschiedlichen NW-SE-streichenden Schie-
fereinheiten des Elbtalschiefergebirges (Maxen-Berggießhübler Synklinorium). Diese ordovizischen bis unter-
karbonen petrografisch sehr heterogenen Einheiten sind sowohl durch NW-SE-streichende schieferungsparal-
lele als auch NE-SW-streichende Querstörungen stark gestört und intern häufig gefaltet (Abbildung 7). Im NE
liegen die bis max. 900 m mächtigen, kontaktmetamorphen Metabasite, Tonschiefer und Grauwacken der
Bahre- und Donnerbergformation (Abbildung 8, Modelleinheit 6). Danach folgt eine bis zu 500 m mächtige
Abfolge von unterkarbonen Konglomeraten, Grauwacken und Tonschiefern (Abbildung 8, Modelleinheit 7a).
Nach SW schließt sich eine 300 bis 500 m mächtige oberdevonische Diabas-Kalkstein-Abfolge mit tektoni-
schen Einschaltungen von silurischen Kiesel- und Alaunschiefern sowie Tonschiefern an. Die Kalksteinlager
können lokal bis über 100 m Mächtigkeit erreichen (Modelleinheit 5b). Obwohl diese Abfolge nicht kontakt-
metamorph ausgebildet ist, wurde sie auf Grund ihrer petrografischen Heterogenität wie die Bahre- und Don-
nerberg-Formation als „Schalsteinserie“ (Arbeitsbezeichnung) modelliert (Abbildung 8, Modelleinheit 6).

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Abbildung 7: Gesteine des Elbtalschiefergebirges entlang der Tunneltrasse
Die südwestlichste Einheit des Elbtalschiefergebirges bildet eine bis zu 1.000 m mächtige Abfolge von Phylli-
ten, Quarzphylliten und Quarziten sowie Metabasiten und deren Tuffe der ordovizischen Mühlbach-Nossener
Gruppe (Abbildung 8, Modelleinheit 5a). Eingelagert sind ein weitaushaltender, bis zu 300 m mächtiger Chlo-
ritgneis-Horizont (Modelleinheit 7d) und Vorkommen von Turmalingranit (Abbildung 8, Modelleinheit 8) an der
Basis dieser Gruppe. Sowohl der Chloritgneis als auch der Turmalingranit sind tektonisch stark überprägt und
z. T. mylonitisiert.

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16
Abbildung 8: Modelliereinheiten des Elbtalschiefergebirges in der Karte und im Profilschnitt
Proterozoikum/Altpaläozoikum des Erzgebirges
Im Bereich des Erzgebirges erstreckt sich ein relativ einheitlicher Komplex petrografisch unterschiedlich aus-
gebildeter Gneise. Während im Norden noch feinkörnige, häufig schiefrige Gneise der Haselberg- und Her-
bergen-Folge auftreten, werden nach Süden die Gneise massiver, mittel-grobkörnig, schuppig und gehen in
weiträumige Wechsel von kalifeldspat-führende Orthogneise und plagioklasführenden Zweiglimmerparagnei-
sen über. Die Gneisgebiete sind insbesondere im Norden im Bereich der Mittelsächsischen Störung häufig
gestört.
Besondere Beachtung sollte die Struktur Börnersdorf finden, die in unmittelbarer Nähe der Tunneltrasse liegt
(Abbildung 9). Hierbei handelt es sich um eine runde Struktur mit ca. 600 m Durchmesser. Sie ist mit kretazi-
schen Sedimenten gefüllt und hat nach seismischen Untersuchungen eine Tiefe von ca. 250 bis 300 m. Die
Genese dieser Struktur ist derzeit noch nicht geklärt. Die Ergebnisse der aktuellen geophysikalischen Unter-
suchungen konnten die Annahme einer kreisrunden Form der Struktur allerdings nicht bestätigen.
Die Trasse schneidet die Struktur Börnersdorf nach Verlagerung der Trasse nach Westen nicht mehr. Weil
ihre Entstehung jedoch noch nicht abschließend geklärt ist und möglicherweise auch eine Beeinflussung der
Trasse durch die Struktur begleitende tektonische Elemente zu betrachten ist, wurde die Struktur in die
Schnittdarstellungen (Anlage 1.2) in die Trasse projiziert. Innerhalb der Gneise des Erzgebirges liegt die
Quarz-Fluorit-Zone von Petrovice–Döbra. Diese NW-SE-streichende Struktur kreuzt die geplante Tunneltrasse
etwa im Bereich des Gottleubatals unmittelbar an der tschechischen Grenze. Auf tschechischer Seite wurde
die Struktur durch zahlreiche Bohrungen aufgeschlossen, während sie auf deutscher Seite durch geophysika-
lische Untersuchungen (Elektrik, VLF) belegt ist. Es handelt sich um eine bis zu 100 m mächtige, steil nach
NE einfallende Gangstruktur, die lokal mehrere Meter mächtigen Quarz-Fluoritvererzungen aufweist. Hier ist
mit verstärkter Klüftigkeit und Wasserführung zu rechnen.

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Abbildung 9: Verlauf der Tunneltrasse in den Gneisen des Erzgebirges bis zur tschechischen Grenze
mit der Struktur Börnersdorf und der Quarz-Fluorit-Gangzone von Petrovice–Döbra als Profilschnitt
und Karte (Legende Schnitt siehe Abbildung 22)
2 Geophysikalische Untersuchungen
Dieses Kapitel enthält eine zusammenfassende Darstellung des FuE-Projektteils „Geophysikalische Untersu-
chungen an der Struktur Börnersdorf/Osterzgebirge zur Klärung der tektonischen Situation“. Der ausführliche
Bericht dazu ist in den Anlage 2.1 und 2.2 enthalten.
Die Struktur Börnersdorf/Osterzgebirge, östlich der Autobahnabfahrt Bad Gottleuba an der A 17, zeigt ein
durch quartäre Sedimente verdecktes Kreidevorkommen von 500 bis 600 m Durchmesser und mit einer ver-
muteten Tiefe von ca. 250 bis 300 m (Abbildung 10). Die Genese ist weitgehend unklar, es könnte sich um ein
vulkanisches Maar oder eine tektonische Struktur handeln.

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18
Abbildung 10: Untersuchungsgebiet (blauer Kreis) an der Autobahnabfahrt Bad Gottleuba
Mithilfe geophysikalischer Methoden sollte Folgendes gezielt geklärt werden:
1.
Erkennung von markanten Störungszonen in unmittelbarer Umgebung der Struktur (inkl. Streich-
richtung), im Folgenden als
„Außerhalb der Struktur“
referenziert (Abbildung 11)
2.
möglichst genaue Bestimmung der Tiefe und der Randflächen der Struktur (inkl. Lage, Streichen,
Einfallen), im Folgenden als
„Innerhalb der Struktur“
referenziert
Abbildung 11: Geplante Lage der Profile außerhalb der Struktur
2.1 Durchgeführte Untersuchungen
Folgende geophysikalische Verfahren kamen dabei zum Einsatz:
Gravimetrie
Magnetik
Geoelektrik/VLF
Seismik

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19
2.1.1
Gravimetrie
Im Mai/Juni 2014 wurden gravimetrische Messungen entlang der beiden Profile „Außerhalb der Struktur“
durchgeführt. Abbildung 12 zeigt eine Übersicht der Profillagen und Messpunkte. Neben diesen neu gemes-
senen Daten standen zur Auswertung auch die regionalen Gravimetrie-Messwerte (schwarze Kreuze) und die
in den vergangenen Jahren im Rahmen der Untersuchung der potenziellen Maar-/Kreidestruktur im zentralen
Bereich gewonnenen Gravimetrie-Messwerte (rote Kreuze) zur Verfügung.
Abbildung 12: Übersicht der Gravimetrie-Profile und -Messpunkte
Im West-Ost verlaufenden Profil (Abbildung 13 oben) deutet sich im westlichen Teil bei Profilmeter 100 ein
gravimetrisches Minimum an („ST“). Dies könnte ein Anzeichen für eine das Profil schneidende Störung in
diesem Bereich sein.
Im Süd-Nord verlaufenden Profil (Abbildung 13 unten) ist ein ausgeprägtes Minimum bei Profilmeter 1.200 zu
erkennen, das ebenfalls auf eine Störungszone hindeuten und gemäß der Morphologie eine Streichrichtung
von NW nach SO haben könnte. Im südlichen Ende des Profils ist ein ausgeprägter Abfall der Messwerte zu
beobachten. Dies könnte auf eine überregionale Störungszone hindeuten.

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20
Abbildung 13: Korrigierte BOUGUER-Anomalie entlang der beiden Profile „Außerhalb der Struktur“
(oben: Ost-West verlaufendes Profil; unten: Nord-Süd verlaufendes Profil)
2.1.2
Magnetik
Im Untersuchungsgebiet wurden in den vergangenen Jahren bereits umfangreiche geomagnetische Untersu-
chungen durchgeführt. Diese wurden mit neuen Messungen entlang der beiden oben genannten Profile
„Außerhalb der Struktur“ ergänzt. Hinweise auf potenzielle Störungszonen sind in den magnetischen Anomal-
iekurven dieser beiden Profile nicht unmittelbar zu erkennen.
2.1.3
Geoelektrik
Aufgrund der lokalen Gegebenheiten (Stromleitung etc.) konnten die geoelektrischen Untersuchungen nur im
westlichen Teil des Ost-West verlaufenden Profils durchgeführt werden. Abbildung 5
zeigt den resultierenden
Vertikalschnitt des spezifischen elektrischen Widerstandes, rekonstruiert aus einer gemeinsamen Inversion
von Wenner- und Schlumberger-Anordnungen. Bei ca. Profilmeter 320 ist ein niederohmiger (gut leitfähiger),
N-S streichender und nach Osten einfallender Bereich bis in eine Tiefe von ca. 50 m zu erkennen. Dies könnte
auf eine Störungszone hindeuten, die in Folge der Klüftung einen erhöhten Fluidgehalt und damit eine erhöhte
Leitfähigkeit aufweist (Abbildung 14).

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Abbildung 14: Inversionsergebnis der Geoelektrik-Messungen entlang Profil 1 (Profilmeter 0 bis 500)
2.1.4
Seismik
Das Ziel der seismischen Messungen war die Erkundung entlang der beiden Profile „Außerhalb der Struktur“
bis in eine Tiefe von ca. 500 m. Dazu wurden die seismischen Empfänger (insgesamt 360 simultan registrie-
renden Empfänger) entlang der gesamten Profillänge engabständig (5 m Geofonabstand) ausgelegt und mit
einer ausreichend starken Quelle seismischer Wellen ebenso engabständig (10 m Quellpunktabstand) entlang
des Profils angeregt (Abbildung 15).
Abbildung 15: Fallgewichtsquelle (links) und Geofonauslage (rechts)
Als Ergebnis wurde nach einer standardmäßigen Auswertung und der Tomografie eine Prestack-Tiefen-
migration auf die seismischen Daten angewendet, um ein Strukturabbild zu erstellen. Zum Einsatz kam die so-
genannte Fresnel-Volumen-Migration. Das Ergebnis ist für das Ost-West verlaufende Profil in phasengetreuer
Version zeigt Abbildung 16. Deutlich sind mehrere nach Osten einfallende Reflektoren zu erkennen, die mit
ca. 45° nach Osten einfallen und sich bis in eine Tiefe von ca. 500 bis 600 m, 1.000 bzw. 2.000 m unter Ge-
ländeoberkante verfolgen lassen. Eine Extrapolation des tiefsten und stärksten Reflektors würde mit gleichem
Einfallswinkel bis an die Erdoberfläche zu einem potenziellen Oberflächenausbiss ca. 1,5 bis 2 km westlich
des Ost-West-Profilbeginns führen.

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22
2.2 Untersuchungsergebnisse „Außerhalb der Struktur“
Die zur Erkennung von markanten Störungszonen in unmittelbarer Umgebung der Struktur („Außerhalb der
Struktur“) durchgeführten geophysikalischen Arbeiten lieferten Daten, die direkte Hinweise auf regionale Stö-
rungszonen gaben. Insbesondere die vergleichende Interpretation der Gravimetrie- und Geoelektrik-Daten
sowie in entsprechend hochauflösender Form mit großer Tiefenreichweite in den Seismik-Daten erbrachten
übereinstimmende Ergebnisse. So ist für das Ost-West verlaufende Profil (Abbildung 16) neben der oberflä-
chennahen Störungszone (x = 350 m), die sowohl in den Gravimetrie-, Geoelektrik- als auch den Seismik-
Daten deutlich zu erkennen ist, insbesondere der tief liegende und dominante Reflektor in demselben Profil zu
nennen. Letzterer deutet aufgrund seiner Ausprägung auf eine übergeordnete und eher großskalige Störungs-
zone hin, deren potenzieller Oberflächenausbiss auf der westlichen Seite der das Untersuchungsgebiet be-
grenzenden Autobahn allerdings aufgrund der Lage der Profile auf der östlichen Seite der Autobahn nur ex-
trapoliert werden kann. Die BOUGUER-Anomalie-Übersichtskarte (Inset in Abb. 18) zeigt in diesem potenziel-
len Ausbissbereich eine Süd-West/Nord-Ost verlaufende, längliche negative Anomalie, die mit der angenom-
menen Streichrichtung dieses Reflektors und seines potenziellen Oberflächenausbisses korreliert werden
könnte.
Abbildung 16: Gemeinsame Interpretation der Daten des Ost-West verlaufenden Profils
2.3 Untersuchungsergebnisse „Innerhalb der Struktur“
Bereits 2011 und den Folgejahren wurden innerhalb der Struktur umfangreiche geophysikalische Messungen
durchgeführt. Abbildung 17 zeigt eine Übersicht der entsprechenden Profillagen und Messpunkte.

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23
Abbildung 17: Übersicht der Profillagen und Messpunkte im Zeitraum 2011–2013 (aus HORNA et al.)
(links) und Ergebnis der drei 2D-Seismik-Profile (SI-III) (rechts)
Dabei wurde eine Struktur identifiziert, die annähernd rund und mit relativ steil einfallenden Grenzflächen in
allen bis dato abgeleiteten geophysikalischen Ergebnissen erschien (vergl. [10]). Exemplarisch ist in Abbil-
dung 17 das Ergebnis der drei 2D-Seismik-Profile (SI-III) und die entsprechende Interpretation dargestellt.
Neue Messergebnisse und Neuberechnungen der regionalen und lokalen BOUGUER-Anomalie gaben Hin-
weise auf eine mehr eckige Form der Anomalien, was auf eine Störungsbegrenzung hinweisen würde
(Abbildung 18).
Insbesondere im nordwestlichen und der südwestlichen Teil erscheinen die Grenzflächen nicht rund, sondern
als zwei separate, annähernd gerade Teilflächen, die in einem zur Struktur hin gewandten Innenwinkel von
ca. 90 bis 100 Grad zueinander stehen.
Aus diesem Grund wurde 2015 eine 3D-Seismik im Bereich der westlichen Grenzfläche durchgeführt, aus
deren Auswertung die räumliche Lage dieser Grenzflächen gut bestimmbar sein sollte. Abbildung 19 zeigt die
Lage aller Quell- und Empfängerpunkte der 3D-Seismik im Bereich der Struktur. Insgesamt konnten acht Aus-
lagen mit teils überlappenden Quellpunkten realisiert werden, sodass in Summe ein Datensatz mit insgesamt
ca. 3.500 verschiedenen Empfängerpunkten und ca. 300 verschiedenen Quellpunkten generiert wurde.

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24
Abbildung 18: Horizontalgradient (links) und Vertikalgradient (rechts) der regionalen BOUGUER-
Anomalie
Abbildung 19: Lage aller Quellpunkte (rote Sterne) und Empfängerpunkte (schwarze Kreise) im 3D-
Seismik-Messgebiet

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25
Aus diesem 3D-Seismik-Cube wurde bereits eine erste geometrische 3D-Interpretation angefertigt (Abbildung
20), die die Lage der Hauptreflektoren im Raum deutlich erkennen lässt und die komplexe 3D-Geometrie der
Börnersdorf-Struktur mit einem Wechselspiel von steilen und flacheren Flanken, im Wesentlichen horizontal
gelagerten Sedimenten und einer „eckigen“ Außenform widerspiegelt.
Abbildung 20: 3D-Interpretation der Struktur. Der lila Quader im linken Bild repräsentiert die 3D-
Seismik-Auslage (GÖRNE & KRENTZ).
Auf der Basis der umfangreichen Potenzialfelddaten und der neuen 3D-Seismik konnte die 3D-Börnersdorf-
Struktur insbesondere hinsichtlich der Lage ihrer westlichen Grenzflächen sehr genau abgebildet werden.
Dabei ergänzten sich die unterschiedlichen geophysikalischen Verfahren in überzeugender Weise. Abbildung
21 zeigt eine abschließende schematische Zusammenstellung der entsprechenden Ergebnisse.
Abbildung 21: Schematische Zusammenstellung aller geophysikalischen Ergebnisse „Innerhalb der
Struktur“

26
3 Geologische 3D-Modellierung und
gesteinsphysikalische Charakterisierung
der im Trassenverlauf zu erwartenden
Gesteine
3.1 Methodik der Erstellung der Geologischen
Übersichtsschnitte
Die geologischen Schnitte (Anlage 1) wurden nach dem derzeitig vorliegenden Kenntnisstand entlang des
Trassenverlaufs (Profile Mitte vom Februar 2015) auf der Grundlage der vom Büro KREBS+KIEFER
Ingenieure GmbH zur Verfügung gestellten Höhenpläne vom Februar 2015 [25] mit der Software Geodin
erstellt und sind als prinzipielle Übersichtsprofile zu verstehen.
Die dargestellten Modelliereinheiten sind eine Zusammenfassung der in den Karten und Bohrungen ange-
troffenen geologischen Einheiten. In Hinblick auf ihre Relevanz für den Tunnelbau wurden insgesamt
21 Modelliereinheiten ausgehalten, die in fünf verschiedenen geologischen Stockwerken (Quartär, Tertiär,
Kreide, Altpaläozoikum/Elbtalschiefergebirge, Kristallin) und als Störungskörper auftreten (Abbildung 22).
Maßstabsbedingt können geringmächtige Einheiten (z. B. Quartär, Kreide) lokal überhöht dargestellt sein. Im
Quartär wurden Sedimente mit ähnlichen geotechnischen Eigenschaften zusammengefasst. Es wurden zum
einen durchlässige, wasserleitende Lockergesteine als Grundwasserleiter zusammengefasst (Modellier-
einheit 1) und geringdurchlässige, wasserstauende Lockergesteine als Grundwasserstauer (Modellier-
einheit 2). Eine detailliertere Unterteilung wäre aufgrund des Übersichtscharakters des Trassenschnittes und
der 3-D-Modellierung in diesem Stadium nicht zielführend gewesen (vgl. Kapitel 1.3).
Im Schnitt werden Bereiche, in denen sich Grundwasserleiter und Grundwasserstauer überlagern, als 1/2
anzeigt, was bedeutet, dass beide Ablagerungen vorkommen, eine Unterteilung aufgrund des Maßstabs
jedoch nicht darstellbar ist. Die Farbgebung wurde jeweils nach der im entsprechenden Abschnitt
dominierenden Modelliereinheit gewählt.
Im Bereich der Kreideablagerungen wurde lediglich zwischen Mergeln und Sandsteinen unterschieden.
Entscheidendes Kriterium waren auch hier die geotechnischen und hydrogeologischen Eigenschaften.
Für die Darstellung des petrografisch sehr heterogen aufgebauten Elbtalschiefergebirges wurde ein generali-
siertes Einfallen von 60° gewählt. Der komplexe tektonische Bau mit Faltungen und Aufschiebungen erlaubt
keine sichere Darstellung der geologischen Verhältnisse in dem gewünschten Teufenbereich. Die
Modelliereinheiten wurden auch hier auf der Grundlage zu erwartender geotechnischer Eigenschaften und
einer Darstellbarkeit gewählt. Im Rahmen der Modellierung und Auswertung der Bohrergebnisse erfolgten
später Anpassungen der Legende und einer Erweiterung von ehemals drei Modellierkörpern auf sieben, was
aus der Unterteilung mittels Buchstaben deutlich wird. Im Schnitt treten nicht alle modellierten Einheiten des
Elbtalschiefergebirges auf, weil deren Vorkommen und Lage unter kreidezeitlichen Überdeckungen nicht
bekannt ist.

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27
Im Kristallin wurde im südlichen Bereich zwischen Gneisen (allgemein) und Gneisen (überprägt) differenziert.
Überprägter Gneis wird im Umfeld von Störungszonen und Bereichen besonderer tektonischer oder
metamorpher Beanspruchung ausgehalten.
Geologische Störungen wurden den geologischen Karten entnommen und sind von ihrem Charakter sehr
unterschiedlich zu bewerten. In den Profilen werden einfache Kluft- und Aufschiebungszonen als ‚tektonische
Störungen‘ dargestellt. Mehrere zehner bis hundert Meter mächtige Bereiche mit Quarz-Flußspat-
Mineralisationen (Struktur Petrovice–Döbra) oder mit spröden bis duktilen Mylonitisierungen, Kluft- und
Ruschelzonen (Mittelsächsische- und Westlausitzer Störung) werden als Störungskörper ausgehalten.
Die 50 m östlich verlaufenden Profile Ost wurden aus dem 3D-Modell des Trassenverlaufs abgeleitet und
danach mit den Profilen Mitte des Trassenplans abgeglichen. Weil das 3D-Modell aufgrund der räumlichen
Darstellung auf einer bedeutend komplexeren Datenbasis interpoliert wurde, können durchaus abweichende
Darstellungen zu den abgeglichenen 2D-Profilen auftreten. Die Profile Ost erlauben aber prinzipiell zusammen
mit den Profilen Mitte, das Streichen der modellierten Störungen und Körper besser einzuschätzen.
Abbildung 22: Modelliereinheiten in den geologischen Profilen

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28
3.2 Methodik der 3D-Modellierung unter Berücksichtigung
der unterschiedlichen Teilgebiete
Die in diesem Kapitel enthaltene zusammenfassende Beschreibung der Methodik der 3D-Modellierung basiert
auf den Angaben aus Anlage 3.7.
Für eine detaillierte Darstellung
der geologischen Verhältnisse im Trassenbereich und im Bereich
Börnersdorf/Osterzgebirge wurde ein geologisches 3D-Modell erarbeitet. Es setzt sich aus mehreren Teil-
gebieten mit unterschiedlicher Datengrundlage, Betrachtungsschwerpunkten und Detaillierungsgrad
zusammen und wurde zu einem konsistenten 3D-Gesamtmodell zusammengeführt. Berücksichtigung fanden
darin die in Tabelle 1 aufgeführten Datengrundlagen und anteilig geophysikalische Erkundungsergebnisse
sowie eine Vielzahl von Bohrungen. Das Modell dient als Grundlage für die weiteren ingenieurtechnischen
Bearbeitungsschritte und Erkundungsarbeiten. Nachfolgend sind die sechs Teilgebiete aufgeführt (Abbildung
23):
(1)
Struktur Börnersdorf
(2)
Tunnel und Einschnitt Heidenau–Pirna
(3)
Bereich Kohlberg
(4)
Lohmgrund-Rücken
(5)
Elbtal–Schiefergebirge
(6)
Erzgebirgsabbruch (nicht abgebildet)
Abbildung 23: Modelliergebiete 3D-Modell
Die einzelnen Teilgebiete können folgendermaßen charakterisiert werden (Abbildung 24):
Das Teilmodell 1 Börnersdorf liegt an den Baukilometern 17,5–20,0 und wurde in einer Größe von 2,5 x
2 km x 500 m modelliert. Die Struktur Börnersdorf ist eine schüsselartige Oberkreidestruktur, die von quartä-
ren Sedimenten überdeckt wird.
Das Teilmodell 2 bildet im Bereich Pirna–Heidenau ein Volumen von ca. 2,2 x 1 km x 100 m ab, das aus
Sedimenten der Kreide und des Quartärs besteht. Hier verläuft die Trasse oberflächennah durch kretazische
und quartäre Sedimente.

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Das Teilmodell 3 Kohlberg liegt an den Baukilometern 3,4–7,0, hat eine Größe von 3,6 x 2 km und betrach-
tet Tiefen bis 100 m. Das Gebiet wird durch sedimentäre Gesteine der Kreide und des Quartärs charakteri-
siert. In dieses Teilmodell wurden der geplante Eisenbahneinschnitt vor dem Tunnelportal des Erzgebirgs-
basistunnels und eine mögliche Verfüllung der Kohlbergflanke im Bereich der Deponie Zehista eingearbeitet,
um eine Visualisierung der geplanten Eingriffe in die Landschaft zu ermöglichen.
Das Detailgebiet 4 Lohmgrundrücken hat ein Volumen von ca. 3 x 3 km x 100 m. Hier verläuft die Trasse im
Erzgebirgsbasistunnel, der Sedimente der Kreide durchfährt.
Das Modellierungsgebiet 5 umfasst überwiegend Gesteine des Elbtalschiefergebirges und teilweise kretazi-
sche und känozoische Sedimente, die dieses überdecken. Die Gesteine sind oft steilgestellt, geschiefert, ge-
faltet und gestört. Modelliert wurde der tektonische Bau der Hauptgesteinseinheiten auf der Grundlage de-
taillierter Oberflächenkartierungen und Bohrungen. Das Teilmodell 5 erstreckt sich von Baukilometer
10,0–14,5 und wird in einer Größe von 4,5 x 5 km x 300 m erstellt.
Das Modellierungsgebiet 6 liegt im Bereich des Eger Grabens bei Baukilometer 31,0–34,0 und ist 3 x 5 km
groß. Es betrachtet den Untergrund bis in eine Tiefe von 400 m. Das Modellierungsgebiet befindet sich in
der Tschechischen Republik. Zur Modellierung wurden geologische Karten und der vom LfULG zur Verfü-
gung gestellte Trassenprofilschnitt verwendet. In diesem Gebiet sind große Störungszonen vorhanden, die
im Modell dargestellt wurden.
Abbildung 24: Das Modellierungsgebiet mit einer Ausdehnung von ca. 30 x 5 km und Detailgebieten
Die übergebenen Rohdaten wurden mit ArcGIS, QGIS und EXCEL bearbeitet und in Datenformate überführt,
die durch ein einheitliches Lage- und geologisches Referenzsystem beschrieben wurden. Mit der Software
Paradigm Skua-Gocad wurden die geologischen Einheiten modelliert.

30
Geologische Körper lassen sich durch flächenhafte Diskontinuitäten wie Störungen oder stratigrafische
Horizonte voneinander abgrenzen. Die geologischen Randflächen werden durch Daten beschrieben, die aus
Aufschlüssen, geologischen Karten, Bohrungen oder seismischen Profilen stammen. Auf der Grundlage
solcher Daten wurden die Randflächen der geologischen Einheiten durch geologische Korrelation und
mathematische Interpolation modelliert.
Das grundlegende Vorgehen war, beim Modellieren der geologischen Körper zuerst die Daten zu verwenden,
die als hinreichend sicher galten und den schnellsten Fortschritt ermöglichten (Tabelle 2). Das auf diese
Weise entstandene „Grundgerüst“ wurde im Anschluss mit Daten ausgebaut, deren Aufbereitung aufwendiger
war und ein tiefergehendes Verständnis der geologischen und modelliertechnischen Zusammenhänge
voraussetzte. Diese Herangehensweise basiert auf der Tatsache, dass an Hängen und Einschnitten im
Gelände Schichtgrenzen zutage treten, die in den geologischen Karten dokumentiert sind. In Skua-Gocad
wurden diese Daten auf das DGM projiziert. Dadurch entstanden Stützpunkte, die zur 3D-Modellierung
geologischer Grenzflächen herangezogen werden konnten. Verfeinert wurde das Modell durch alle
verfügbaren Tiefendaten, besonders Bohrmarker, aber auch durch die zur Verfügung stehenden Profilschnitte.
Störungen wurden meist als senkrechte Flächen modelliert, weil ihr Einfallen nicht bekannt ist. Das ist eine
gravierende Vereinfachung der realen geologischen Situation. Deshalb ist damit zu rechnen, dass die Trasse
die modellierten Störungen nicht genau an den im Modell abgebildeten Stellen schneidet. Eine detaillierte
Dokumentation der Modellierungsarbeiten ist in [14] enthalten.
Das 3D-Modell ist als Geoscience-ANALYST-Projekt
1
(Anlage 3.1), als Satz triangulierter Flächen
(Anlage 3.3) und als 3D-PDF (Anlage 3.4) diesem Bericht angefügt. Für die Soft-ware Geoscience-ANALYST
ist eine Kurzanleitung unter Anlage 3.2 angefügt.
Für die Aussagekraft und Realitätsnähe des Modells sind in erster Linie Art, Qualität und räumliche Verteilung
der Ausgangsdaten ausschlaggebend. Im Falle des vorliegenden Modells unterlagen diese Faktoren über den
modellierten Bereich hinweg starken Schwankungen. Herangehensweisen und Ansätze, die in einem
Detailgebiet verwendet werden konnten, waren unter Umständen im Nachbargebiet nicht mehr zielführend
oder überhaupt anwendbar. Aus diesem Grund weist das Modell abschnittsweise in unterschiedlichem
Umfang Unsicherheiten auf.
1
kostenlos unter
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zu beziehen

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31
Tabelle 2: Charakteristik des 3D-Modells
Die für die einzelnen Detailgebiete angewandte Methodik unter Berücksichtigung der vorhandenen Daten-
grundlagen und der erforderlichen Genauigkeit ist in Anlage 3.7 ausführlich beschrieben.
Nachfolgend werden zur Übersicht die einzelnen Modelliergebiete/-einheiten beispielhaft dargestellt.
3.2.1
Quartär
Die quartären Bildungen, die im nördlichen Teil des Modells ihre größte Verbreitung haben, sind im Modell als
eine Reihe von Einzelflächen kleiner und mittlerer Größe dargestellt. Die Schichten des Quartärs werden
durch ihre größtenteils horizontalen Basisflächen dargestellt; hinzu kommen Talfüllungen der Fluss- und Bach-
läufe sowie die hangparallelen Löss- und Solifluktionsdecken (Abbildung 25).

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32
Abbildung 25: Trassenverlauf von Bauanfang bis zum Seidewitztal/Kohlberg
Abbildung 26: Basisflächen quartärer Lockergesteinskörper im Detailgebiet 2
Das Modell geht insbesondere im Bereich des Tunnels Heidenau-Großsedlitz wesentlich detaillierter auf die
geologischen Einheiten ein als die Generallegende mit zwei Modelliereinheiten es vorsieht. Dadurch kann zu
einem späteren Zeitpunkt, bei Vorliegen neuer Erkundungsergebnisse, eine Anpassung und Verfeinerung des
Modells erfolgen (Abbildung 26).
3.2.2
Kreide
Charakteristisch für die Gesteine der Kreide sind in horizontaler Lage (leichtes Einfallen von 3–5° nach NNE)
kilometerweit aushaltende Einheiten mit Mächtigkeiten von mehreren zehner Metern, die über lang gezogene
Ausbisse nachvollziehbar sind. Diese konnten an weit auseinanderliegenden Stellen als Stützpunkte aufgegrif-
fen werden (Abbildung 27 und Abbildung 28). Zum DGM und der GK Pirna wurde für diesen Modellteil noch
der hydrogeologische Profilschnitt hinzugezogen. Tiefeninformationen wurden mittels vorhandener Bohrungen
verarbeitet.
Schnitt 10-fach überhöht

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33
Abbildung 27: Trassenverlauf im Bereich der Kreideablagerungen mit Schnitt 10-fach überhöht
Abbildung 28: Kretazische Mergel-Sandstein-Wechsellagerung am Cottaer Spitzberg und im Lohm-
grund (3-fach überhöht)
Die Tunnel der Schienenneubaustrecke durchlaufen verschiedene kretazische Sandsteine und ihre liegenden
Mergel. Mergel und Sandstein treten in Wechsellagerung auf. Beim Modellieren wurden verschiedene überei-
nanderliegende Sandsteine zusammengefasst. Gleichermaßen wurde auch bei aufeinanderfolgenden Mergeln
vorgegangen, weil fazielle Wechsel über den Modellbereich nicht berücksichtigt werden konnten.
3.2.3
Elbtalschiefergebirge
Bei der Modellierung des Elbtalschiefergebirges war aufgrund des steilen Einfallens der Gesteinskörper eine
andere Herangehensweise als beim Quartär und der Kreide notwendig. Die aus der geologischen Karte ent-
nommenen Ausbisslinien wurden dem Einfallen entsprechend in die Tiefe fortgesetzt, wobei ein mittleres Ein-
fallen von 60° nach NE für alle Einheiten des Elbtalschiefergebirges angenommenen wurde (Abbildung 29).
Die Gesteinskörper wurden als "tubes" modelliert, welche die Gesteinsausbisse röhrenartig in die Tiefe fort-
setzen. Der für das geforderte Einfallen von 60° benötigte Vektor wurde direkt im Funktionsdialog angegeben.

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34
Im Anschluss erhielt jeder tube noch eine Topfläche, die mit dem DGM an dieser Stelle identisch ist. Jeder
Gesteinskörper besteht somit aus einem top und body Objekt.
Abbildung 29: Trassenverlauf im Bereich der Kreideablagerungen mit Schnitt 10-fach überhöht
Abbildung 30: 3D-Modell der Einheiten des Elbtalschiefergebirges; Draufsicht mit nach oben projizier-
ter Trasse (rot)
Die geplante Trasse verläuft senkrecht zum Streichen der Einheiten, also auf dem kürzest möglichen Weg
durch den schmalsten Bereich der Mittelsächsischen Störungszone (8). Somit kann eingeschätzt werden,
dass die Trasse in diesem komplizierten Streckenabschnitt aus geologischer Sicht bestmöglich positioniert ist
(Abbildung 30).

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35
3.2.4
Struktur Börnersdorf
Die Struktur Börnersdorf nimmt gegenüber den anderen Detailgebieten eine Sonderrolle bei der Modellierung
ein, weil deren Tiefenerstreckung weitgehend durch geophysikalische Untersuchungen erarbeitet worden war.
In der geologischen Karte ist die Struktur bisher nicht dokumentiert.
Modelliert wurden (Abbildung 31) holozäne fluviatile Ablagerungen im oberflächennahen Bereich des Gebietes
auf Basis der geologischen Karte. Die flächige quartäre Füllung der Struktur ist aus Rammkernsondierungen
bekannt, die eine Mächtigkeit von bis zu 8 m (RKS 11) nachweisen konnten. Die Außengrenze der quartären
Füllung wurde anhand der Ergebnisse der Rammkernsondierungen festgelegt und in diesem Modell mit der
Außengrenze der Struktur zusammengelegt. Für die Mächtigkeit wurde ein konstanter Betrag von 8 m ge-
wählt. Die Kreidestruktur wurde basierend auf Profilen im Ergebnis der 2D-Seismik [13] als annähernd kreis-
runde, schüsselförmige Mulde von ca. 500–600 m Durchmesser und 250–300 m Tiefe angenommen. Unter
der Kreidebasis sind stark reflektive Gesteinsgrenzen mit einer ebenfalls schüsselartigen Struktur zu erken-
nen, die als überprägte Gneise modelliert wurden [11], deren wahre Lithologie und Struktur aber unbekannt
ist. In dieser Zone ist ein Bereich erhöhter seismischer Reflektivität sichtbar, der ebenfalls modelliert wurde.
Zwei Störungen sind aus gravimetrischen Profilen bekannt und in einem seismischen Profil verifiziert, aller-
dings können Streichen und Fallen der Strukturen nicht aus den Profilen rekonstruiert werden und sind damit
im Modell nur mit einer vermuteten Raumlage dargestellt.
Abbildung 31: 3D-Modell der Struktur Börnersdorf
Die neuesten Erkenntnisse aus der 3D-Seismik-Auswertung vom Oktober 2015, die die kreisförmige Darstel-
lung der Struktur Börnersdorf nicht bestätigen und eher mehrere steilstehende Störungen als lineare Begren-
zungen der Struktur, insbesondere im Westen, vermuten lassen, konnten im Rahmen der Erstellung des 3D-
Modells nicht mehr berücksichtigt werden.

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36
Abbildung 32: Trassenverlauf im Bereich der auf den Schnitt projizierten Struktur Börnersdorf
3.2.5
Erzgebirge (Zwischengebiet)
Im modellierten Gebiet bestehen die Einheiten des Erzgebirges fast ausschließlich aus Gneis, der hier als ein
homogener Körper modelliert wurde. Aus den vorhandenen geologischen Karten wurden Störungen hinzuge-
fügt, deren Einfallen meist nicht bekannt ist. Deshalb wurden die Störungen senkrecht modelliert, was sicher-
lich nicht der Realität entspricht. Somit ist zu erwarten, dass die Tunneltrasse die Störungen nicht genau an
den modellierten Stellen trifft.
Abbildung 33: Die Störungszone von Petrovice–Döbra wurde einmal als 1 km breite Zone mit vertika-
lem Einfallen (braun) und einmal als NE-wärts einfallende Störungsfläche (grün) modelliert. Gelb sind
Bohrungsmarker-Punkte, auf deren Grundlage die Modellierung erfolgte, und die Staatsgrenze. Rechts
der Schnitt.
Eine Sonderstellung nahm die Störungszone von Petrovice–Döbra ein, die in 29 Bohrungen erfasst wurde. Die
Zone wurde einmal als 1 km breiter Bereich und einmal als nach NE einfallende Fläche modelliert (Abbildung
33). Zusätzlich sind in der Nähe der tschechisch-deutschen Grenze noch weitere Störungszonen vermutet
(Gottleubatal vermutet aus der Gravimetrie) bzw. dokumentiert (aus der geologischen Karte). Das aus diesen
Informationen modellierte Störungsmuster (Abbildung 34) zeigt, dass hier weitere Detailuntersuchungen erfor-
derlich sind.
Schnitt 10-fach überhöht

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37
Abbildung 34: An der Staatsgrenze (gelbe Linie) wird die Trasse (rote Linie) vermutlich ein großes Stö-
rungskreuz durchfahren (gelbe, grüne und braune Flächen).
3.2.6
Eger Graben
Eine 3D-Darstellung des Gebiets 6 und damit der Situation um das zweite Tunnelportal war nicht möglich, weil
zu wenige Daten zur Verfügung standen (acht Bohrungen mit unzureichenden Schichtverzeichnissen und
geologische Karten). In das 3D-Projekt wurden alle gegenwärtig verfügbaren Daten aus Tschechien eingele-
sen (Abbildung 35).
Abbildung 35: Ausschnitt aus dem Trassenprofilschnitt am Erzgebirgsabbruch und Eger Graben (Er-
klärung siehe Abbildung 22)
Um die geologische Situation im Trassenverlauf zu visualisieren, wurden die Schichtgrenzen aus dem Tras-
senprofilschnitt extrudiert, wobei aber keine Informationen über den lateralen Verlauf der Einheiten vorlagen.
Für eine 3D-Modellierung und eine Beurteilung des Trassenverlaufes bezüglich der geologischen Situation
sind weitere Recherchen bzw. Datenerfassungen notwendig. Nach dem bisherigen Wissensstand kann man
lediglich sagen, dass im Bereich des südlichen Tunnelportals tertiäre Lockergesteine mit Vulkaniten abwech-
seln und somit stark wechselnde Gesteinseigenschaften zu erwarten sind. Außerdem sind zahlreiche Stö-
rungszonen am Erzgebirgsabbruch zu erwarten.

38
Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass das 3D-Modell eine Übersicht über die geologischen Ein-
heiten und tektonischen Strukturen, die im Bereich der Schienenneubaustrecke Dresden–Prag vorkommen,
vermittelt.
Die 3D-Modellierung basiert überwiegend auf Oberflächendaten bzw. wurde aus anderen Arbeitsunterlagen
abgeleitet. Tiefendaten standen punktuell zur Verfügung. Die kartierten geologischen Grenzen wurden zur
Konstruktion der Grenzflächen mit linearen Gradienten interpoliert oder extrapoliert. Bei fehlender Daten-
grundlage setzen sich die Randflächen in den Untergrund fort. Diese Vereinfachung wurde auf Grund fehlen-
der Daten erforderlich. Störungen wurden generell vertikal modelliert, weil ihr Einfallen nicht bekannt ist. Da-
raus resultieren zwei Einschränkungen für die Nutzung des Modells:
1.) muss davon ausgegangen werden, dass oberflächennahe Gesteine und Strukturen genauer model-
liert wurden als tiefer liegende.
2.) In das Modell wurden alle bekannten wichtigen Grenzflächen eingebaut. Aufgrund unzureichender In-
formation in der Tiefe bestehen für das Modell Unsicherheiten hinsichtlich der Raumlage der Ge-
steinsgrenzen im Bereich der Tunneltrasse.
3.3 Gesteinsphysikalische Charakterisierung der im Tras-
senverlauf anstehenden Gesteine
Dieses Kapitel beinhaltet eine Zusammenfassung der Ergebnisse einer Studienarbeit, die am Institut für Geo-
technik der TU Bergakademie Freiberg im Rahmen des vorliegenden FuE-Projektes erstellt wurde. Diese Stu-
dienarbeit (vgl. Anlage 4) widmet sich Recherchen zu geomechanischen Gesteinskennwerten der im Trassen-
verlauf in den Tunnel- und Einschnittbereichen zu erwartenden Gesteine und liefert auch erste laborativ ermit-
telte Kennwerte von Gesteinen aus dem Trassenumfeld. Somit stellen die Ergebnisse dieses Kapitels eine
erste Annäherung an diese Thematik dar, bedürfen aber einer weiteren Vertiefung.
3.3.1
Datenrecherche
Grundlage für die Auswahl der zu betrachtenden Gesteine waren der geologische Übersichtsschnitt und das
erarbeitete 3D-Modell. Für die Kennwertermittlung wurden verschiedene Quellen herangezogen.
Es wurden umfangreiche Recherchearbeiten im rohstoffgeologischen Archiv des LfULG in Freiberg durchge-
führt, wobei die wesentliche Aufgabe darin bestand, die Unterlagen der in der Nähe liegenden Steinbrüche
aufzuarbeiten und Kennwerte zu sammeln. Parallel dazu wurden auch Literaturwerte zur Ersteinschätzung
und Gutachten aus dem Intranet des LfULG herangezogen. Außerdem wurden vom Gesteinsmechanischen
Labor des Instituts für Geotechnik der TU Bergakademie Freiberg Kennwerte recherchiert und zusammenge-
fasst [21]. Eine detaillierte Darstellung zu den Recherchearbeiten und -ergebnissen ist in Kapitel 3 der Stu-
dienarbeit enthalten.
3.3.2
Probenahme
Zusätzlich zur Datenrecherche erfolgte nach deren Abschluss und Festlegung potenzieller Risikogesteine,
Gesteine mit wenig vorhandenen Kennwerten und Gesteine weiträumiger Verbreitung im August 2015 eine
Probenahme an ausgewählten Gesteinen.
Zu den ausgewählten Risikogesteinen zählen die Weesensteiner Grauwacke und der Quarzit, die aufgrund
ihres hohen Quarzgehalts einen hohen Verschleiß an sämtlichen Bohr- und Schneidwerkzeugen erwarten

39
lassen. Weil insgesamt 17,837 km Tunnel im Gneis aufgefahren werden, wurde auch dieser ausgewählt.
Ebenfalls untersucht wurde der in Linsen vorkommende Kalkstein.
Als Aufschlusspunkte wurden gut zugängliche Klippenbereiche aufgesucht, die oberflächennah anzutreffen
sind. Gegebenenfalls ist eine gewisse oberflächennahe Verwitterung zu berücksichtigen. In größeren Teufen
können die Kennwerte abweichen, dennoch sind diese Proben für eine Ersteinschätzung gut geeignet. Die
Proben für den Kalkstein wurden aus dem Steinbruch Kalkwerk Borna entnommen. Für eine unkomplizierte
Probenahme wurden geeignete Gesteinsbrocken aufgesucht, aus denen später die Probekörper hergestellt
werden können.
3.3.3
Gesteinsmechanische Untersuchungen
In Tabelle 3 sind die an den beprobten Gesteinen durchgeführten Untersuchungen aufgeführt. Die Auswahl
der Versuche erfolgte in Abstimmung mit dem Planungsbüro KREBS+KIEFER Ingenieure.
Tabelle 3: Untersuchungsprogramm des gesteinsmechanischen Labors
Gestein
Orthogneis
Kalkstein
Grauwacke
Quarzit
Modellierkörper
9
5b
12
7b
Anzahl Prüfkörper
Herstellen Probenkörper
17
17
16
17
Einaxialer Druckversuch
3
4
4
4
Triaxialversuch
2
2
2
2
Spaltzugfestigkeit inkl. Natürli-
che Rohdichte und Wasserge-
halt
10
9
8
9
Abrasionsindex
2
2
2
2
3.3.4
Geomechanische Kennwerte – Vergleichende Betrachtung der Literatur-, Recherche- und Ver-
suchsergebnisse
Die vergleichende Betrachtung der Ergebnisse aus Literatur, Recherche und Laboruntersuchungen soll der
Validierung der Untersuchungsergebnisse dienen, wobei die vergleichende Betrachtung der recherchierten
und laborativ ermittelten Kennwertdaten insofern schwierig ist als die regionalen Besonderheiten der Gesteine
sowie die Versuchsrandbedingungen häufig nicht bekannt bzw. nicht vergleichbar sind. Die Rückschlüsse aus
diesem Vergleich haben deshalb nur orientierenden Charakter und verdeutlichen die Heterogenität der Ge-
steinskennwerte in Abhängigkeit von Gesteinszustand, Gesteinsanisotropie, regionalem Vorkommen und Ver-
suchsbedingungen.

40
Tabelle 4: Vergleichende Betrachtung der Literatur-, Recherche- und Versuchsergebnisse hinsichtlich
der Druckfestigkeit
Druckfestigkeit
[MPa]
Literatur*
Recherche
Versuche
Quelle
Archiv LfULG
TUBAF
Labor [22]
Sandstein
15-190
30-180
30-250
29-41
35,6-67,6
Grauwacke
130-300
150-300
80-200
29,5-120
Kalkstein
12-240
20-180
50-200
63,1-108,1
Gneis
70-260
160-280
70-200
110
68-258
64-132,2
Quarzit
40-325
150-300
100-300
35,5-59,4
*
die eindeutige Zuordnung zu den einzelnen Literaturquellen kann Anlage 4 entnommen werden
Die einaxialen Druckfestigkeiten der Laborversuche des Kalksteins spiegeln die Literaturergebnisse wider.
Beim Gneis ähneln sich die Ergebnisse. Insgesamt betrachtet wurden zum Teil deutlich geringere Festigkeiten
festgestellt. Die geringeren Festigkeiten sind möglicherweise durch die oberflächennahe Probenahme bedingt.
Auf Basis der historisch gegebenen großen Datenmenge an Parametern des Gneises aus dem Erzgebirge,
weist die Literatur in der Mehrzahl hohe Festigkeiten auf. Mit den Rechercheergebnissen des gesteinsmecha-
nischen Labors stimmen die Druckfestigkeiten des Gneises im unteren Drittel der Spannbreite überein. Die
Ergebnisse für die Weesensteiner Grauwacke und den Quarzit weichen von den Literaturwerten mit deutlich
verminderten Druckfestigkeiten ab. Mögliche Gründe für die Abweichung liegen eventuell in der oberflächen-
nahen Probenahme. Hier sind weitere Untersuchungen für repräsentative Ergebnisse und Aussagen notwen-
dig. Die Ergebnisse der Sandsteingutachten aus den Tagebauen entsprechen den Literaturergebnissen, wo-
bei in der Literatur auch sehr hohe Druckfestigkeiten angegeben sind.
In Tabelle 5 sind die Spaltzugfestigkeiten enthalten. Hier stimmen die ermittelten Festigkeiten der Gneise und
der Kalksteine sehr gut mit den Literatur- und Recherchewerten überein. Wie bereits bei den Druckfestigkeiten
weisen auch die Spaltzugfestigkeiten für Grauwacke und Quarzits geringere Werte als in der Literatur ange-
ben auf.
Tabelle 5: Vergleichende Betrachtung der Literatur-, Recherche- und Versuchsergebnisse hinsichtlich
der Spaltzugfestigkeit
Spaltzugfestigkeit
[MPa]
Literatur
Recherche
Versuche
Quelle
TUBAF /Rohstoffkartei
Labor [22]
Grauwacke
8,5-22,5
2,8-13
Kalkstein
2,5-15,5
2,8-13,7
Gneis
5-16,5
6,2-14,1
5,4-15,6
Quarzit
7-17,5
5,5-9,3
Sandstein
1,5 – 14,5
2,9
-

41
Die Ergebnisse für die Rohdichten in Tabelle 6 liegen alle in den Spannbreiten der Literaturwerte. Bei den
Sandsteinen gibt es leichte Abweichungen. Der Cottaer Sandstein weist eine geringere Rohdichte auf. Die
Rohdichte ist wichtig zur Ermittlung der anfallenden Massen des jeweiligen Ausbruchmaterials.
Tabelle 6: Vergleichende Betrachtung der Literatur-, Recherche- und Versuchsergebnisse hinsichtlich
der Rohdichte
Rohdichte
[g/cm³]
Literatur*
Recherche
Versuche
Quelle
Archiv LfULG
Labor [22]
Gneis
2,65-3,00
2,5-2,8
2,65-2,72
2,57-2,66
Grauwacke
2,60-2,65
2,6-2,7
2,64-2,72
2,60-2,73
Sandstein
2,00-2,65
2,0-2,6
2,04-2,14
1,93-2,05
Dichter Kalkstein
2,65-2,85
2,6-2,8
2,65-2,76
Quarzit
2,60-2,65
2,6-2,7
2,64-2,72
2,60-2,70
*
die eindeutige Zuordnung zu den einzelnen Literaturquellen kann Anlage 4 entnommen werden
Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass die Laborergebnisse für Grauwacke und Quarzit insgesamt
geringere Werte aufzeigen, wobei die Ursachen dafür im gegenwärtigen Untersuchungsstadium noch nicht
ermittelt werden konnten. Durch weitere Erkundung und Beprobung ist zu überprüfen, ob die Gesteine in die-
sem Gebiet wirklich geringere Festigkeiten als in der Literatur angegeben aufweisen. Dies gilt ebenso für die
Druckfestigkeiten der Gneise.
Die vergleichende Betrachtung von Literatur, Archivdaten und Laborversuchen zeigt deutlich, dass eine Sich-
tung von Literatur und Archivalien sinnvoll ist, um einen Überblick über relevante und bereits bekannte Kenn-
werte zu erhalten und ermittelte Werte besser einordnen zu können. Wichtig ist im Auge zu behalten, dass es
sich aufgrund der oben beschriebenen unterschiedlichen Randbedingungen jedoch immer nur um einen orien-
tierenden Vergleich handeln kann.
Für die Triaxialversuche konnte keine vergleichende Gegenüberstellung mit Literaturwerten vorgenommen
werden, weil zum Zeitpunkt der Abgabe der Studienarbeit die Triaxialversuche noch nicht abgeschlossen wa-
ren. Die Tabelle 7 enthält die Laborergebnisse der Triaxialversuche.
Deutlich wird aus den Ergebnissen die schieferungsbedingte Anisotropie beim Gneis sowie hinsichtlich Ver-
formungsmodul und Querdehnungszahl auch die entstehungsbedingte Anisotropie bei der Grauwacke.

42
Tabelle 7: Ergebnisse der Triaxialversuche [22]
Verformungsmodul
Querdehnungszahl
Winkel der inneren
Reibung
Kohäsion
V [GPa]
ν
Φ [°]
c [MPa]
Grauwacke
└ 16,78
└ 0,25
└ 45,9
└ 9
II 39,94
II 0,16
II 45
II 15
Kalkstein
└ 61,27
└ 0,23
└ 49
└ 13,7
II 62,6
II 0,26
II 48,2
II 12,9
Gneis
└ 31,91
└ 0,37
└ 39
└ 9
II 52,05
II 0,15
II 52
II 13,5
Quarzit
└ 22,88
└ 0,13
└ 49,7
└ 22,7
II 35,55
II 0,15
II 48,4
II 22,2
3.3.5
Abrasivität
Die Ergebnisse der Abrasivitätsuntersuchungen sind in Tabelle 8 zusammengefasst.
Tabelle 8: Ergebnisse der Abrasivitätsuntersuchungen nach dem Cerchar-Verfahren [21]
Gestein
Orthogneis
Kalkstein
Grauwacke
Quarzit
OG 1
OG 2
K 1
K 2
GW 1
GW 2
Q 1
Q 2
Mittlere Abnutzung
aller Prüfstifte
[mm]
0,33
0,35
0,12
0,19
0,21
0,12
0,10
0,20
Cerchar-
Abrasivitäts-Index
(CAI)
[-]
3,6
3,9
1,3
2,1
2,3
1,3
1,1
2,2
Klassifizierung
Hoch
Hoch
Niedrig
Mittel
Mittel
Niedrig
Niedrig
Mittel
Der Abrasivitätsindex zeigt einen direkten Zusammenhang zum äquivalenten Quarzgehalt, wie in Abbildung
36 zu sehen ist. Aus dem CAI lässt sich allerdings kein Rückschluss hinsichtlich des Einflusses der Korngrö-
ßen und Kornformen der Quarzkörner ableiten.
Im Vorfeld der Untersuchungen bestanden Vermutungen, dass insbesondere Quarzit und Grauwacke auf-
grund ihres hohen Quarzanteiles hohe Abrasivitäten aufweisen. Das wurde durch die Versuche nicht bestätigt.

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43
Abbildung 36: Einschätzung des Cerchar-Abrasivitäts-Index und der Zusammenhang zwischen CAI
und dem äquivalenten Quarzanteil
Die Abrasivitätsuntersuchungen ergaben für den Gneis den höchsten Abrasivitätsindex und weisen das Ge-
stein damit als stark abrasiv aus, sodass mit einem sehr hohen Verschleiß zu rechnen ist. Das ist insofern
bedeutsam als der längste Teil des Grenztunnels im Gneis verläuft und hierfür von KREBS+KIEFER ca.
1,35 Mio m³ Ausbruchmenge [24] veranschlagt werden.
Für eine Bestimmung des Quarzanteiles in den untersuchten Gesteinen und mögliche Rückschlüsse auf den
Einfluss von Korngröße und Kornform der Quarzkörner auf die Abrasivität, sollten Schliffe angefertigt und ent-
sprechende petrografische Untersuchungen vorgenommen werden.
3.4 Betrachtungen zur Verwertung von Überschussmassen
Dieser Abschnitt bezieht sich auf das Kapitel 5 der Studienarbeit (Anlage 4). Die Text wurde zusammenge-
fasst und ergänzt sowie Tabellen und Darstellungen übernommen.
3.4.1
Ausbruchvolumen der Tunnel
Wie aus den ersten Berechnungen des Ingenieurbüros KREBS+KIEFER [24] hervorgeht, werden im Tunnel
Heidenau-Großsedlitz
insgesamt
209.600
Ausbruchmengen
anfallen.
Für
den
Grenztun-
nel/Erzgebirgsbasistunnel sind die Ausbruchmengen in Abbildung 37 aufgeführt und auf der Grundlage der
geologischen Übersichtsschnitte (Anlagen 1.1, 1.2) nach Gesteinsarten unterteilt.

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44
Abbildung 37: Mengenberechnung des Basistunnels (deutscher Teil) [23]
Das ergibt in der Summe ein Ausbruchvolumen von 2.524.500 m³. Die einzelnen Volumenanteile des sächsi-
schen Tunnelabschnitts sind in Abbildung 37 aufgeschlüsselt. Der größte Mengenanteil fällt damit mit 1.35 Mio
m³ auf den Gneis.
3.4.2
Verwertungsmöglichkeiten
Hauptkriterium für eine Wiederverwertung ist die Eignung des Materials. Randbedingungen für eine Verwen-
dung sind in Abbildung 38 enthalten. Die Qualität des Tunnelausbruchmaterials ist neben dem Zustand des
Gebirges abhängig von den Gewinnungstechnologien. Eine Einschätzung erfolgt nach den geotechnischen
und bautechnischen Kenngrößen sowie Korngröße und -form des entstandenen Haufwerkes. Der Mineralbe-
stand, die chemische Beschaffenheit, der Bedarf und die rechtlichen Rahmenbedingungen sind weitere zu
beachtende Kriterien. Zudem können Abrasivität, Schichtsilikatgehalt und seismische Untersuchungen zur
Qualitätsermittlung herangezogen werden
Abbildung 38: Randbedingungen der Verwendung von Ausbruchmaterial

45
Anzustreben ist eine ausgeglichene Massenbilanz und vorzugsweise eine Wiederverwertung der Tunnelaus-
bruchsmaterialien im Rahmen der Baumaßnahme durch eine entsprechende Aufbereitung.
Tabelle 9: Verwertungsmöglichkeiten von Tunnelausbruchmaterial
Tunnelausbruchmaterial
temporäre Verwertung
Baustraßen
Baustelleneinrichtungsflächen, Baustraßen
Sichtschutz, Lärmschutz, Staubschutz
dauerhafte Verwertung
Erdbauwerke
Hinterfüllung
Bodenverfestigung
Dämme
Verkehrswegebau
Tragschichten
Bankette
Gleisschotter
Betonzuschlagstoff
Schalbeton
Spritzbeton
System Feste Fahrbahn
Wasserbau
Landschaftsbau
Geländeprofilierung
Verfüllmaterial für Deponien und Steinbrüche
3.4.3
Verwertung innerhalb bergbaulicher Anlagen
In der Studienarbeit (Anlage 4, Kapitel 5.1.1) wurde anhand von im LfULG vorhandenen rohstoffgeologischen
Unterlagen [20] nach Möglichkeiten der Verwertung der Ausbruchmassen in umliegende Steinbrüche als Ver-
füllmaterial in Rahmen- und Abschlussbetriebsplänen von Bergbauunternehmen recherchiert. Tabelle 10 fasst
den gegenwärtigen Planungsstand hinsichtlich einer möglichen Verfüllung nach Abschluss der Gewinnungstä-
tigkeit zusammen.
Tabelle 10: Potenzielle Kapazitäten der untersuchten Steinbrüche zur Verfüllung
Vollständige Verfüllung
Teilverfüllung
Keine Verfüllung
Oberottendorf
Friedrichswalde-Ottendorf
Borna
Nentmannsdorf
Neundorf
Lohmgrund I
Lohmgrund II (wäre möglich)
Lohmgrund II (generell)
Mühlleite
Wehlen (ausschließlich Sandsteinmaterial)
Alte Poste
Das Kalkwerk Borna erhält durch seine unmittelbare Nähe zur Trasse besondere Aufmerksamkeit. Es wäre
möglich, bei einer Verfüllung des Tagebaus die anfallenden Ausbruchmassen vollständig unterzubringen.
Hierzu müsste allerdings der Rahmenbetriebsplan bzw. der Abschlussbetriebsplan des Kalkwerkes Borna
geändert werden.

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46
3.4.4
Verwertung im Rahmen von Landschaftsbauwerken
Dieser Abschnitt entspricht weitgehend dem Kapitel 5.1.2 der Anlage 4 und beinhaltet die Idee zur Gestaltung
eines Landschaftsbauwerkes als Nachhaltigkeitsstrategie, die Umweltaspekte, logistische und ökonomische
sowie ökologische und landschaftsästhetische Aspekte miteinander verbindet. Die Idee entstand im Rahmen
der gemeinsamen Projektberatung mit dem SMWA am 19.01.2015 und wurde als Aufgabenstellung mit in das
FuE-Vorhaben „Geologische 3D-Modellierung“ integriert. Als Standort für das Landschaftsbauwerk bietet sich
die Südflanke des Kohlbergs an. Diese unterliegt hinsichtlich der Schutzgüter Boden, Flora/Fauna und Land-
schaft durch bestehende, planfestgestellte und planerisch vorgesehene Einwirkungen starken Beeinträchti-
gungen. Dazu zählen:
die gegenwärtig nicht bewirtschaftete Altdeponie Pirna-Zehista südlich des Schützengrundes
die in Planung befindliche Verkehrsbaumaßnahme „B 172, Ortsumgehung Pirna-Süd, 3. Bauabschnitt" mit
Tunnelbauwerken und Einschnitten der Südwestflanke des Kohlberges
die angedachte Schienenneubaustrecke Dresden–Prag mit einem langen und hohen Dammbauwerk am
Schützengrund
vielfältige naturschutzrechtliche Ersatzmaßnahmen für die Ortsumgehung Pirna-Süd, die durch die Trassen-
führung der Neubaustrecke überlagert werden und an anderer Stelle realisiert werden müssen
Abbildung 39: Kohlberg Trassen-km 4,8 bis 6,5 ohne Landschaftsbauwerk
In Abbildung 39 ist der Kohlberg mit Trassenverlauf und Deponie Zehista ohne das mögliche Landschafts-
bauwerk zu sehen. Nicht dargestellt werden konnte dabei die Ortsumfahrung Pirna-Süd, die in unmittelbarer
Nähe der Eisenbahntrasse verlaufen würde.
Durch die Gestaltung eines Landschaftsbauwerkes an der Südflanke des Kohlberges könnte, wie in Abbildung
40 ersichtlich, ein Beitrag zur Heilung des Landschaftsbildes geleistet werden. Das Erdbauwerk orientiert sich
bei der Gestaltung an der Höhe der Deponie und der Eisenbahntrasse, um beide zu umhüllen und den Kohl-
berg nach Süden mit einem natürlich erscheinenden Höhenrücken sanft ausgleiten zu lassen. Im Osten

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47
schließt sich das Bauwerk an den geplanten Damm an, wobei es sich an dessen Höhe orientiert und diesen
optisch ansprechend mit der Landschaft verbindet.
Diese landschaftsästhetischen Aspekte werden im nachfolgenden von ökonomischen und logistischen sowie
abfallrechtlichen ergänzt, wobei die Ausführungen eine erste Betrachtung darstellen und aufgrund einer feh-
lenden Einbeziehung zuständiger Fachbereiche noch keinen fachlich planerisch geprüften Stellenwert haben.
Abbildung 40: Kohlberg Trassen-km 4,8 bis 6,5 mit Landschaftsbauwerk
Ökonomische Vorteile
Das Landschaftsbauwerk kann in der modellierten Form 6,5 Millionen m³ Aushubmassen aufnehmen, was
mehr als der doppelten Menge des gegenwärtig prognostizierten Massenüberschusses entspricht. Eine Se-
parierung der Ausbruchmassen nach Eigenschaften ist für die Gestaltung des Erdbauwerkes nicht zwingend
erforderlich, weil bei der geplanten Geländeneigung (22° bis < 30°, d. h. eine maximale Böschungsneigung
von 1 : 1,8) keine erhöhten Anforderungen an die geotechnischen Eigenschaften bestehen.
Durch die Lage in unmittelbarer Nähe des Tunnelportales wären kurze Transportwege garantiert. Von trans-
portbedingten Emissionen wären lediglich der Ortsrand von Goes und die Randbereiche von Pirna-Zehista
betroffen.
Durch eine Übernahme der Deponie Zehista durch den Bauträger könnte im Rahmen der Baumaßnahme
eventuell anfallender kontaminierter bzw. grenzwertüberschreitender Aushub kostenneutral abgelagert wer-
den. Die rechtlichen Aspekte für die abschließende, abfallrechtlich konforme Gestaltung der Deponie könn-
ten mit der Landesdirektion Sachsen vereinbart werden. Durch die Integration der Deponie in das Land-
schaftsbauwerk kann Standsicherheitsaspekten umfänglich Rechnung getragen werden. Gleichzeitig ermög-
licht das Erdbauwerk die Annahme zusätzlicher Massen.

48
Umweltaspekte
Flora und Fauna
Die Verhüllung der Deponie Zehista ermöglicht, dass diese Fläche für naturschutzfachliche Ersatz- und
Ausgleichsmaßnahmen zu Verfügung steht. Bisher war diese Fläche im Rahmen der Planung der Ersatz-
maßnahmen für die Ortsumfahrung Pirna-Süd nicht betrachtet worden. Durch die Herstellung des Damms
der Eisenbahntrasse würden diese überbaut und müssten somit neu geplant werden.
Auf der durch das Landschaftsbauwerk geschaffenen Fläche von mehr als 800.000 m² können sämtliche
Ausgleichs- und Ersatzmaßnahmen, die für die B 172, Ortsumgehung Pirna-Süd, im Bereich der Südflanke
des Kohlberges geplant waren, realisiert werden.
Die im Bereich des Kohlberges als Trogbauwerk in offener Bauweise hergestellte, geführte Eisenbahntrasse
hätte damit keinen Landschaftsverbrauch und keine Schädigung von Schutzgütern zu verbuchen, sondern
würde im Gegenteil Platz für weitere Ausgleichs- und Ersatzmaßnahmen schaffen. Durch gezielten Einsatz
des Aushubs in oberflächennahen Bereichen kann auf spezielle Bedingungen für die Schaffung von Fauna-/
Florahabitaten eingegangen werden (z. B. Schaffung von Trockenstandorten oder Steinhügel für Amphi-
bien).
Boden
Das Schutzgut Boden würde ebenfalls eine Kompensation erfahren. Insbesondere im Bereich der Kohlberg-
flanke würden Flächenverbrauch und die Beeinträchtigung der Bodenfunktionen durch Verdichtung in der
Dammaufstandsfläche vermieden werden.
Luft und Mensch
Durch eine Verhüllung der Eisenbahntrasse ergäben sich auch deutlich geringere Lärmemissionen, sodass
dem Schutzgut Mensch durch die Gewährleistung des Lärmschutzes Rechnung getragen würde. Unter dem
Aspekt, dass durch die hoch frequentierte Strecke und die Parallelführung mit der Ortsumgehung Pirna-Süd
eine starke Lärmbelastung im Seidewitztal und auf der Hochfläche zu erwarten wäre, trägt das Landschafts-
bauwerk zu einer deutlichen Beruhigung bei.
3.4.5
Optimierung der Gestaltung des Einschnittes am Galgenberg unter geotechnischen Aspekten
In Anlage 4, Kapitel 5.3, wurde auf der Grundlage der 3D-Modellierung und basierend auf vorliegenden Erfah-
rungswerten für die geomechanischen Kennwerte des Sandsteins gemäß [16] eine mögliche Versteilung des
bisher nach [24], [25] geplanten Böschungswinkels von ca. 30° auf 45° betrachtet.
Anlass dazu gab unter anderem die Besichtigung des alten Portals des Cotta-Tunnels der Bahnstrecke Pirna-
Großcotta, der 1894 angelegt wurde und in dessen Einschnittbereich bis heute keine nennenswerten Schäden
an den ca. 70° bis 80° steil abgeböschten Hängen erkennen lässt. Durch eine steilere Böschungsgestaltung
könnte die Flächeninanspruchnahme und die Menge der anfallenden Ausbruchmassen verringert werden.

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49
Abbildung 41: Einschnitt Galgenberg Tunnelportal, Böschungsneigung 45°
Abbildung 42: Einschnitt Galgenberg Tunnelportal, Böschungsneigung 30°
Die Darstellung in Abbildung 41 ist allerdings nur schematisch zu sehen, weil der steilere Böschungswinkel für
die gesamte Böschungshöhe gewählt wurde. Der oberflächennahe, verwitterte Bereich und die quartäre
Überdeckung müssten aufgrund der gegenüber dem Festgestein geringeren Scherfestigkeit flacher abge-
böscht werden.
Bei günstigem Trennflächeninventar und gemäß dem Bewertungsverfahren für Festgesteine nach BRAND-
ECKER könnte die Böschungsneigung je nach Böschungshöhe zwischen 1, 7 : 1 und 2,75 : 1 variieren. Für
eine nähere Betrachtung der Böschungsgestaltung sind technische Standsicherheitsbetrachtungen nach EC 7
erforderlich. Prinzipiell sind auch bei geringer Gebirgsfestigkeit übersteile Böschungswinkel möglich, wenn die
Standsicherheit durch den Einsatz technischer Sicherungsmaßnahmen (Vernagelungen, vorgesetzte Stütz-
mauern, Geokunststoffe, Bodenbewehrungssysteme etc.) gewährleistet werden kann.
Eine weitere Optimierungsmöglichkeit bietet sich durch die Vorverlagerung des Tunnelportals am Galgenberg
nach Norden. Durch diese Maßnahme kann der Einschnittbereich in den quartären Böden minimiert und der
Abschnitt mit Bereichen geringerer Scherfestigkeit, die flache Böschungswinkel bzw. technische Maßnahmen
erfordern, verringert werden. Zugleich wird damit auch der hydrogeologischen Situation Rechnung getragen,
die für den besagten Abschnitt nach gegenwärtigem Kenntnisstand umfangreiche Entwässerungsmaßnahmen
zur Gewährleistung der Böschungssicherheit und der Tragfähigkeit im Planum des Einschnitts zu erwarten
sind.

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50
4 Schlussfolgerungen, Ausblick
4.1 Weiterführende Arbeiten nach Projektabschluss
Basierend auf den Ergebnissen der vorliegenden Untersuchungsberichte (Anlagen 2.1, 3.7 und 4) wurden
durch das LfULG die nachfolgenden Empfehlungen für weiterführende Arbeiten und Untersuchungen zusam-
mengestellt.
4.1.1
Bauanfang bis Galgenberg (Tunnelportal)
Durch die oberflächennahe Trassenführung im Bereich der quartären Ablagerungen vom Bauanfang bis zum
Galgenberg ist dem lateral und vertikal kleinräumigen Wechsel zwischen Modellierkörper 1 (Grundwasserlei-
ter) und Modellierkörper 2 (Grundwasserstauer) innerhalb ihres Verbreitungsgebietes besondere Aufmerk-
samkeit zu schenken. Aufgrund der Klassifizierung der quartären Ablagerungen nach geotechnischen Eigen-
schaften (Durchlässigkeit, Tragfähigkeits- und Verformungsverhalten) kann anhand des Schnittes (Anlage 1.1)
und des 3D-Modells (Anlage 3.1) der Wechsel in den differierenden geotechnischen Eigenschaften im Tras-
senverlauf bei der Planung berücksichtigt werden.
Weil die im Rahmen des 3D-Modells und des Schnittes getroffenen Aussagen ausschließlich auf Kartendaten
und Altaufschlüssen basieren, sind bereichsweise große Lücken hinsichtlich der Datendichte bedingt.
Der Tunnel Heidenau-Großsedlitz verläuft über weite Strecken in den kreidezeitlichen Sandsteinen bzw. Mer-
geln. Die Sandsteine sind verwitterungsbeständige Festgesteine mit hoher Gebirgsfestigkeit. Sie bilden in den
Tälern steile Hänge. Die Mergel sind als sehr gering verwitterungsbeständig zu klassifizieren. Sie wirken als
Wasserstauer und bilden in Tälern Quellhorizonte. Gespannte Grundwasserverhältnisse sind in Bereichen mit
Sandstein-Mergel-Wechsellagerung nicht auszuschließen.
Voraussichtlich durchörtert der Tunnel ausgehend vom westlichen Portal über mehrere 100 m den Granodio-
rit, der unter den kreidezeitlichen Ablagerungen ansteht. Der Granodiorit gehört ebenfalls zu den verwitte-
rungsbeständigen Gesteinen und zeichnet sich durch eine hohe Gebirgs- und Gesteinsfestigkeit aus.
Aufbauend auf den gegenwärtigen Kenntnissen zur geologischen Situation ergeben sich die in Abbildung 43
markierten Bereiche mit weiterem Klärungsbedarf und den nachfolgend aufgeführten Empfehlungen für wei-
terführende Aufgaben/Erkundungsschwerpunkte/Zusatzuntersuchungen im Vorfeld der Festlegung der Bohr-
punkte.
Hydrogeologische
Untersuchungen/
Erkundungen
Geotechnische
Erkundungsbohrungen/
Untersuchungen
Geophysikalische
Untersuchungen

image
51
Abbildung 43: Trassenverlauf Bauanfang bis Tunnelportal am Galgenberg (ca. Bau-km 7,0)
Hydrogeologische und geotechnische Untersuchungen
Festlegung der Erkundungsschwerpunkte
Trasse Heidenau im Überschwemmungsbereich der Müglitz
Tunnel Heidenau/Großsedlitz (Tunnelportale; Bereiche mit geringer Überdeckung)
Brückenwiderlager Seidewitztalbrücke
Schützengrund/Südflanke Kohlberg
Einschnitt Lohmgrundrücken/Tunnelportal am Galgenberg
Gutachtenrecherche im Archiv des LfULG/Bauamt der Stadt Pirna/Landkreis Sächsische Schweiz-
Osterzgebirge
Analyse hydrogeologischer Risikobereiche hinsichtlich der Änderung des GW-Regimes bei Durchfahrung
von OW-Scheiden bzw. Schaffung künstlicher Entwässerungsbahnen durch Herstellung von Einschnitten
Detailkartierungen
Auswertung und Anpassung des geologischen Schnittes
Festlegung von Bohrpunkten in Bereichen mit unklarer geologischer Situation und besonderen bautechni-
schen Anforderungen (Tunnelportale, Bereiche mit offener Bauweise, Brückenwiderlager)
Untersuchungen zu Gebirgsfestigkeit und zur Abrasivität des Sandsteins und des Granodiorites im Bereich
der Tunnelportale und der Tunnel

52
Recherchen/Untersuchungen zur Massenbilanzierung
Betrachtungen zu Verbringungsmöglichkeiten überschüssiger Massen aus dem Tunnelabschnitt Heidenau-
Großsedlitz (Deponien, Tagebaurestlöcher, aktive Tagebaue, Bodenbörse)
Forschungsvorhaben zu Möglichkeiten einer wirtschaftlichen Separierung und Aufbereitung heterogener
Aushubmassen sowie für einen geordneten Wiedereinbau
Prüfung einer Nutzung der Deponie Zehista im Schützengrund als Ablagerungsfläche
Recherchen/Studien zum Landschaftsverbrauch/Konflikte mit konkurrierenden Planungen
Überlagerung der Flächennutzung der Trasse südlich des Kohlberges mit Maßnahmenbereichen für Ersatz-
und Ausgleichsmaßnahmen der planfestgestellten Ortsumfahrung Pirna-Süd
Prüfung der Gestaltung eines Landschaftsbauwerkes südlich des Kohlbergs mit Einbindung der Deponie
Zehista und Einhausung der Eisenbahntrasse; Prüfung des Potenzials für die Schaffung neuer Ausgleichs-
flächen
4.1.2
Galgenberg (Portal Grenztunnel) bis zur Struktur Börnersdorf
Der Trassenabschnitt vom Portal des Grenztunnels bis zur Struktur Börnersdorf durchfährt zwischen km 7 und
9,5 kreidezeitliche Sandstein-Mergel-Wechsellagerungen, bis er bei km 9,5 im Bereich der Westlausitzer
(Weesensteiner) Störung in das Elbtalschiefergebirge eintritt. Für die kreidezeitlichen Ablagerungen gilt die im
vorherigen Abschnitt gegebene geotechnische Charakterisierung.
Das Elbtalschiefergebirge stellt aufgrund seines komplexen Aufbaus, der kleinräumig wechselnden Gesteine
mit unterschiedlichen geomechanischen Eigenschaften und der Vielzahl an Störungen einen besonderen,
geotechnisch anspruchsvollen Bereich dar. Aus Aufschlüssen ist bekannt, dass hier niedrig-metamorphe Ge-
steine in steiler Lagerung und mit zahlreichen Falten und Störungen anzutreffen sind. Die Lithologie und das
Richtungsgefüge wechseln zum Teil im Meterbereich und damit auch die geomechanischen Eigenschaften
der Gesteine. Diese engständigen lithologischen Wechsel können vom Modell nicht widergegeben werden,
weil nur große Gesteinskomplexe darstellt werden. Die Trasse verläuft senkrecht zum Streichen der Einheiten
durch einen, nach gegenwärtigem Kenntnisstand weniger gestörten Bereich und durchfährt die stark myloniti-
sierten Gesteine der Mittelsächsischen Störungszone an deren schmalster Stelle. Nach Süden schließen sich
die Gneise des Erzgebirges an.
Einen weiteren, gesondert zu betrachtenden Streckenabschnitt stellt die Struktur Börnersdorf dar. Hier sind
auf Grund noch unzureichend geklärter geologisch-tektonischer Verhältnisse und der gegenwärtig geplanten
erweiterten Baumaßnahmen (Bahnhof/Rettungstunnel) dringend weiterführende Untersuchungen erforderlich.
Abbildung 44 zeigt die empfohlenen Untersuchungsbereiche für den betrachteten Trassenabschnitt.

image
53
Abbildung 44: Trassenverlauf Tunnelportal am Galgenberg bis Struktur Börnersdorf
(ca. Bau-km 7,0–19,0)
Hydrogeologische und geotechnische Untersuchungen
Festlegung der Erkundungsschwerpunkte
Westlausitzer (Weesensteiner) Störung
Donnerbergstörung
Elbtalschiefergebirge (insbesondere die Schalsteinserie)
Mittelsächsische Störung
Struktur Börnersdorf
Gutachtenrecherche im Archiv des LfULG/Landkreis Sächsische Schweiz-Osterzgebirge
Analyse zur hydrogeologischen Situation, Auswertung von Grundwassermessstellendaten
Detailkartierungen zum Störungsinventar im Elbtalschiefergebirge (Kluftmessungen)
Schliffe von Gesteinsproben zur petrografischen und Kornformanalyse (Bestimmung des Quarzanteiles in
den untersuchten Gesteinen, Betrachtung des Einflusses von Korngröße und Kornform der Quarzkörner auf
die Abrasivität)
Untersuchungen zur Gebirgs-/Gesteinsfestigkeit der einzelnen Gesteinskomplexe im Tunnelverlauf
Auswertung und Anpassung des geologischen Schnittes
Festlegung erster Bohrpunkte
Recherchen/Untersuchungen zur Massenbilanzierung
Betrachtungen zu Verbringungsmöglichkeiten überschüssiger Massen des Grenztunnels unter Berücksichti-
gung der Ergebnisse aus Anlage 4 und der Recherchen beim Sächsischen Oberbergamt (Kalkwerk Borna,

image
54
Steinbruch Lauenstein, Deponie Zehista) sowie Forschungsvorhaben zu Möglichkeiten einer wirtschaftlichen
Separierung und Aufbereitung heterogener Aushubmassen und deren geordnetem Wiedereinbau
Durch die bisherigen Untersuchungen zur Struktur Börnersdorf konnte bereits ein sehr wertvoller Beitrag zur
Erkennung von Störungszonen in unmittelbarer Umgebung der Struktur und zur Bestimmung der Tiefe sowie
der Randflächen der Struktur geleistet werden. Im Ergebnis der Untersuchungen ergaben sich weitere Frage-
stellungen, auch im Hinblick auf die Lage des geplanten Rettungstunnels, denen mit weiteren geophysikali-
schen Untersuchungen nachgegangen werden sollte. Die jeweiligen Untersuchungsbereiche sind in Abbildung
45 markiert.
Geophysikalische Untersuchungen an der Struktur Börnersdorf
A) Untersuchung des südwestlichen Bereiches der 3D-Struktur zur Anbindung an die in dem Ost-West
verlaufenden langen Profil „Außerhalb der Struktur“ gefundenen Störungszonen (z. B. der „x = 350 m-
Störung“) bzw. zur Abschätzung der zugehörigen Streichrichtungen. (Methodik: mehrere parallele Ost-
West verlaufende 2D-Seismik- bzw. Gravimetrie-Profile)
B) Untersuchung des Bereiches ca. 1 km südlich des Ost-West-Profils zur südwestwärtigen Verfolgung
der in A) genannten Streichrichtungen. (Methodik: Seismik, Gravimetrie und Geoelektrik)
C) Verlängerung des Ost-West verlaufenden Profils „Außerhalb der Struktur“ nach West-Nordwest jen-
seits der Autobahn um ca. 2 km zur Suche nach der zum „tiefen Reflektor 3“ gehörigen großen Stö-
rungszone (inkl. Oberflächenausbiss) bzw. der zugehörigen regionalen Gravimetrie-Anomalie (Metho-
dik: Seismik und Gravimetrie)
D) Hoch auflösende Abbildung der flachen (0–50 m) oberflächennahen Struktur der Grenzflächen-Kanten
„Innerhalb der Struktur“ (Methodik: Hochauflösende P- und S-Wellen-Seismik mit entsprechenden
Hochfrequenz-Sweep-Quellen)
E) Gravimetrische Verdichtung für großregionale Störung im Nordwesten des Untersuchungsgebietes
Abbildung 45: Übersichtskarte der möglichen weiteren geophysikalischen Arbeiten im Raum Börners-
dorf

image
55
4.1.3
Struktur Börnersdorf bis zum Erzgebirgsabbruch (Tschechien)
Südlich der Struktur Börnersdorf verläuft die Trasse durch die Gneise des Erzgebirges.
Innerhalb der Gneise des Erzgebirges liegt die Quarz-Fluorit-Zone von Petrovice–Döbra. Diese NW-SE-
streichende Struktur kreuzt die geplante Tunneltrasse etwa im Bereich des Gottleubatals unmittelbar an der
tschechischen Grenze. Auf tschechischer Seite wurde die Struktur durch zahlreiche Bohrungen aufgeschlos-
sen, während sie auf deutscher Seite durch geophysikalische Untersuchungen (Elektrik, VLF) belegt ist. Es
handelt sich um eine bis zu hundert Meter mächtige, steil nach NE einfallende Gangstruktur, die lokal mehrere
Meter mächtige Quarz-Fluoritvererzungen aufweist. Hier ist mit verstärkter Klüftigkeit und Wasserführung zu
rechnen.
Der auf tschechischer Seite in der Nähe des Tunnelportals bei Chlumec auftretende NE-SW-streichende Erz-
gebirgsabbruch trennt das Erzgebirge von den tertiären Sedimenten des Eger Grabens. Es handelt sich um
eine mehrere hundert Meter mächtige Verwerfungszone mit zahlreichen Einzelstörungen, die insgesamt einen
Verwerfungsbetrag von mindestens 800–1.000 m aufweisen. Das Alter des Erzgebirgsabbruchs ist Tertiär.
Abbildung 46: Trassenverlauf Struktur Börnersdorf (ca. Bau-km 18,0–32,0)
Geophysikalische Untersuchungen
Festlegung der Erkundungsschwerpunkte
Struktur Petrovice–Döbra
Erzgebirgsabbruch
Gutachtenrecherche im Archiv des LfULG/Landkreis Sächsische Schweiz-Osterzgebirge
Geophysikalische Untersuchungen in Abhängigkeit von der Zugänglichkeit der jeweiligen Erkundungsberei-
che

56
Geotechnische/gesteinsphysikalische/petrografische Untersuchungen
Schliffe von Gesteinsproben zur petrografischen und Kornformanalyse (Bestimmung des Quarzanteiles in
den untersuchten Gesteinen und mögliche Rückschlüsse auf den Einfluss von Korngröße und Kornform der
Quarzkörner auf die Abrasivität)
Untersuchungen zur Gebirgs-/Gesteinsfestigkeit im Tunnelverlauf mit besonderer Betrachtung der Stö-
rungszonenbereiche
4.2 Bilanz der bisherigen Zusammenarbeit am Projekt
Nach den ersten Zuarbeiten der Abteilung Geologie des LfULG 2012 und 2014 erfolgte eine Verlagerung des
Trassenverlaufes, die zu einer Umgehung der Struktur Börnersdorf sowie einer verkürzten Querung des Elb-
talschiefergebirges führte und somit die Hinweise des LfULG berücksichtigte.
Weiterhin konnten verschiedene Empfehlungen aus der Zwischenverteidigung des 3D-Modells vom Juni 2015
und in Auswertung der geologischen Trassenexkursion im September 2015 bereits im Rahmen des FuE-
Projektes bearbeitet werden und teilweise in die laufenden Arbeiten zur europäischen Studie einfließen. Das
betrifft unter anderem:
Betrachtungen zu hydrogeologischen Schutzbereichen (Quadersandstein bei Heidenau)
kein Schutzstatus mehr, weil Trinkwasserversorgung von Pirna über die Talsperre Bad Gottleuba gesi-
chert wird
Analyse der morphologischen Situation auf der Grundlage des DGM 2 (z. B. langer Einschnitt zwischen
Cottaer Spitzberg und Kohlberg) und hydrogeologischer Risikobereiche hinsichtlich der Änderung des GW-
Regimes bei Durchfahrung von OW-Scheiden bzw. Schaffung künstlicher Entwässerungsbahnen durch
Herstellung von Einschnitten
Verkürzung des Einschnittbereiches am Lohmgrundrücken und Verlängerung des Tunnels nach Nor-
den, zur Vermeidung der Schaffung künstlicher Entwässerungsbahnen durch Herstellung von Einschnit-
ten in hydrogeologisch schwierigen Bereichen
Nutzung vorhandener Aufschlüsse und Tagebaue/Steinbrüche für Analysen (z. B. Druckfestigkeiten, Kluft-
messungen)
Laboruntersuchungen im Rahmen der Studienarbeit „Recherche zu geomechanischen Kennwerten für
die im Trassenverlauf der Neubaustrecke Dresden–Prag zu erwartenden Gesteine“ (Anlage 4)
Gestaltung eines Landschaftsbauwerkes an der Südflanke des Kohlbergs
Ausführliche Darstellung und Betrachtung dieses Vorschlages in Kapitel 3.4
Wir danken Referat 62 des SMWA sowie KREBS+KIEFER, Beratende Ingenieure für das Bauwesen GmbH,
für die enge Kooperation, die dieses Ergebnis ermöglichte.

57
Anlagenverzeichnis
Die Anlagen können bei den Autoren digital angefordert werden.
Anlage 1
Geologische Schnitte
Anlage 1.1
Schnitt Trassenmitte, Teil 1
auf der Grundlage der Höhenpläne und Trassierung vom Februar 2015
Anlage 1.2
Schnitt Trassenmitte, Teil 2
auf der Grundlage der Höhenpläne und Trassierung vom Februar 2015
Anlage 2
Geophysik
Anlage 2.1
Abschlussbericht zum FuE-Vorhaben „Geophysikalische Untersuchungen an der
Struktur Börnersdorf/Osterzgebirge zur Klärung der tektonischen Situation“ vom
31.10.2015
Anlage 2.2
Zwischenbericht zum FuE-Vorhaben „Geophysikalische Untersuchungen an der Struk-
tur Börnersdorf/Osterzgebirge zur Klärung der tektonischen Situation“ vom 31.10.2014
Anlage 2.3
Zusammenfassung der Ergebnisse zu den geophysikalischen Untersuchungen an der
Struktur Börnersdorf/Osterzgebirge durch die der TU BAF (2014–2015), englische
Version, 31.10.2015
Anlage 3
Geologisches 3-D-Modell
Anlage 3.1
Geoscience-ANALYST-Projekt
Anlage 3.2
Kurzanleitung Geoscience-ANALYST
Anlage 3.3
Triangulierte Flächen NBS-Dresden–Prag
Anlage 3.4
3D-PDF NBS-Dresden–Prag
Anlage 3.5
3D-PDF Struktur Börnersdorf
Anlage 3.6
3D-PDF Landschaftsbauwerke
Anlage 3.7
Bericht zum FuE-Vorhaben „Geologische 3D-Modellierung der Struktur Börners-
dorf/Osterzgebirge sowie der Neubaustrecke Dresden–Prag"
Anlage 3.8
Dokumentationsformulare 3D-Modell
Anlage 4
Recherche zu geomechanischen Kennwerten für die im Trassenverlauf der Neu-
baustrecke Dresden–Prag zu erwartenden Gesteine
Studienarbeit Tommy Gambke (2015), TU Bergakademie Freiberg

58
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GEIßLER, V.; GAUER, A.; GÖRNE, S. (2014): 3-D-Modelldaten aus: Innovative digitale Geomodelle
2020.- Schriftenreihe, Heft 22/2014; Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
(Hrsg.)

Herausgeber:
Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG)
Pillnitzer Platz 3, 01326 Dresden
Telefon: + 49 351 2612-0
Telefax: + 49 351 2612-1099
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Autoren:
Dr. Ottomar Krentz, Sabine Kulikov
LfULG, Abteilung Geologie
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ottomar.krentz@smul.sachsen.de;
sabine.kulikov@smul.sachsen.de
Dr. Ines Görz, Daniel Werner, Erik Seiert, Karl Schmidt
TU Bergakademie Freiberg, Institut für Geophysik und Geoinformatik
Gustav-Zeuner-Str. 12, 09599 Freiberg
E-Mail:
IGo@geo.tu-freiberg.de
Prof. Dr. Stefan Buske, Dr. Rolf Käppler, Dr. Ralph-Uwe Börner,
Lutz Sonnabend, Sascha Bodenburg, Vera Lüer, Carolin Ader
TU Bergakademie Freiberg, Institut für Geophysik und Geoinformatik
Gustav-Zeuner-Str. 12, 09599 Freiberg
E-Mail:
buske@geophysik.tu-freiberg.de
Tommy Gambke , Dr. Thomas Frühwirt, Detlev Tondera
TU Bergakademie Freiberg, Institut für Geotechnik
Gustav-Zeuner-Str. 1, 09599 Freiberg
E-Mail: detlev.tondera@ifgt.tu-freiberg.de
Redaktion:
Dr. Ottomar Krentz, Sabine Kulikov
LfULG, Abteilung Geologie
Referat Geologische Kartierung, Geophysik/Referat Ingenieurgeologie
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ottomar.krentz@smul.sachsen.de;
sabine.kulikov@smul.sachsen.de
Abbildungen:
Topografie (Abb. 10, 11, 17, 21): GeoSN
Luftbilder (Abb. 19, 45): GeoSN
Reliefdarstellungen (Abb. 2, 3, 11, 21): Daten – GeoSN, Bearbeitung – LfULG
Geologische Karten (Abb. 2, 3, 6, 7, 8, 9, 23, 27, 29, 32, 44, 46):
Krentz et al. (2011)
Geologische Karten (Abb. 4, 25, 43): Alexowsky et al. (1996/97)
Fotos (Abb.15): Stefan Buske (2015)
Redaktionsschluss:
03.12.2015
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