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Aus geotechnischer Sicht durchörtert der Tauerntunnel im Norden anfänglich einige 100 m Hangschutt. In weiterer Folge verläuft der Vortrieb in metamorphen Festgesteinen, die überwiegend aus unterschiedlichen Phylliten bestehen.
Die schwierigen Gebirgsverhältnisse sind bereits aus dem Bau der ersten Röhre bekannt, bei dem aufgrund des hohen Gebirgsdruckes Firstsetzungen bis 1,2 m aufgetreten sind. Für den Bau der 2. Röhre wurden in der Planung dem Stand der Technik entsprechende Vortriebsklassen mit längs laufenden Verformungsschlitzen mit Stauchelementen und massivem Ankerausbau berücksichtigt.
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