Methoden

Seismische Methoden

Geotomographie bietet folgende seismische Methoden für Bohrloch- und Oberflächenanwendungen an.

tomography

Tomographie

Beschreibung: Die Seismische Tomographie wird zur Erkundung geologischer Strukturen wie Hohlräumen oder Schwächezonen und zur Bestimmung mechanischer Eigenschaften von Lockersedimenten und Gesteinen eingesetzt. Das Verfahren liefert als Ergebnis hochauflösende 2D und 3D Bilder von seismischen Geschwindigkeiten zwischen Bohrungen. Durch die sukzessive Positionsänderung einer Signalquelle und mehreren Signalaufnehmern wird eine Mehrfachdurchstrahlung des Untergrundes mit sich überschneidenden Laufwegen der seismischen Strahlen erreicht, so dass Strukturen lokalisiert werden können. Geophysiker und Ingenieure wenden das Verfahren im Zuge einer geophysikalischen Vorerkundung für die Planung von Gründungen oder für das Monitoring zeitabhängiger Prozesse an.

 Anwendungen: Auflockerungszonen, Tagbrüche, Verkarstungszonen, Setzungen

crosshole

Crosshole

Beschreibung: Der Crosshole Test liefert als Ergebnis ein hochauflösendes Tiefenprofil von Kompressions- (VP) und Scherwellengeschwindigkeiten (VS) zwischen Bohrungen. Das Verfahren wird zur Bestimmung bodendynamischer Parameter wie dem Schermodul, der Poisson Zahl und dem Elastizitätsmodul eingesetzt. Diese mechanischen Boden- und Gesteinseigenschaften sind notwendig, um die Folgen einer dynamischen Belastung auf den Untergrund abzuschätzen. Bei den Crosshole-Messungen erfolgt die Anregung des Messsignals durch eine schlagartige Erschütterung mittels einer Schallquelle in einer Bohrung, die vorrangig Scherwellen erzeugt. In einer zweiten Bohrung wird ein Bohrlochgeophon auf gleicher Tiefenlage installiert, um die seismischen Wellen (P- und S-Welle) zu registrieren. Die parallele Anordnung von Schallquelle und Geophon wird im Bohrloch bewegt, so dass der Raum zwischen den Bohrungen schrittweise und mit der Tiefe gescannt wird.

Anwendungen: Bestimmung von Steifigkeitswerten


surface seismics

Downhole

Beschreibung: Der Downhole Test liefert als Ergebnis Kompressions- (VP) und Scherwellengeschwindigkeiten (VS) für einzelne geologische Schichten entlang einer einzelnen Bohrung. Anhand der seismischen Geschwindigkeiten können bodendynamische Parameter wie Schermodul, Poisson Zahl und Elastizitätsmodul bestimmt und damit das Verhalten des Untergrundes bei dynamischer Belastungen beurteilt werden. Die Anregung der Schallwellen (P- und S-Welle) erfolgt beim Downhole Test an der Erdoberfläche, während die Signale mit einem Bohrlochgeophon in verschiedenen Tiefen einer Bohrung registriert werden.

Anwendungen: Betimmung von Steifigkeitswerten

refraction

Refraktion

Beschreibung: Die Refraktionsseismik untersucht von der Oberfläche aus die Einsatzzeiten der zuerst an den verschiedenen Geophonen eintreffenden seismischen Wellen, d.h. der an Schichtgrenzen refraktierten P- oder S-Wellen. Die Durchführbarkeit des refraktionsseismischen Verfahrens hängt stark von den Verhältnissen der seismischen Geschwindigkeit der oberhalb und unterhalb des Refraktors liegenden Schichten ab. Die Methode wird eingesetzt, um Schichtgrenzen zu lokalisieren, den Verwitterungsgrad zu charakterisieren und geologische Strukturen wie Störungen und Verkarstungsbereiche zu detektieren. Das Ergebnis der Refraktionstomographie ist eine 2D Verteilung der Wellengeschwindigkeiten entlang des Messprofils.

AnwendungenStörungszonen, Festgesteinsgrenze, Schwächezonen


surface seismics

MASW

Beschreibung: Die MASW (Multichannel Analysis of Surface Waves) ist eine zerstörungsfreie Oberflächenmethode, bei der die Scherwellengeschwindigkeit des Bodens und daraus die Bodensteifigkeit bestimmt werden können. Bei der MASW werden durch eine Schallanregung an der Geländeoberfläche zeitgleich Raum- und Oberflächenwellen erzeugt, welche mit einer Reihe von Signalaufnehmern registriert werden. Die MASW Methode untersucht das Dispersionsverhalten der Oberflächenwellen, deren Ausbreitungsverhalten vor allem von der Schwerwellengeschwindigkeit des Untergrundes abhängt. Als Ergebnis der MASW erhält man ein 1D oder 2D Tiefenprofil der Scherwellengeschwindigkeit. Das Verfahren kommt insbesondere für geotechnische und ingenieurwissenschaftliche Fragestellungen zum Einsatz, wenn es um die Planung von Gründungen geht.

Anwendungen: Einordnung in Baugrundklassen (entsprechend EC8 und DIN4149)Festigkeitsuntersuchungen

reflection

Reflexion

BeschreibungDie Reflexionsseismik befasst sich mit dem Einsatz seismischer Wellen (P- und S-Wellen), die an geologischen Grenzen unterschiedlichen akustischen Impedanzkontrastes reflektieren und diffraktieren. Die reflektierten Wellen werden mit zahlreichen Empfängern an der Erdoberfläche erfasst. Aus der tiefen- und geschwindigkeitsabhängigen Krümmung der Reflektionseinsätze kann eine durchschnittliche Geschwindigkeit für den oberhalb des Reflektors gelegenen Bodenbereich und die Reflektortiefe berechnet werden. Das Ergebnis der reflexionsseismischen Messungen ist ein Entfernungs-Tiefenprofil der angetroffenen Reflektoren, um den lateralen Schichtenverlauf zu untersuchen.

AnwendungenSchichtgrenzen

Weitere geophysikalische Methoden

Darüber hinaus bietet Geotomographie weitere geophysikalische Oberflächenverfahren in Kooperation mit Partnerfirmen an.

geomagnetics

Geomagnetik

Beschreibung: Geomagnetische Messungen dienen der Ortung von Objekten und Strukturen, die sich in ihren magnetischen Eigenschaften von ihrer Umgebung unterscheiden. Dies können metallische Objekte wie Rohrleitungen, Tanks, verschüttete Mauerreste oder verfüllte Gräben sein. Die Stärke des Magnetfelds wird mittels eines Magnetometers entlang von Linien gemessen. Die Methode findet häufig Anwendung in der Archäologie. Die versteckten Überreste alter Siedlungen hinterlassen klare Spuren auf den Darstellungen der magnetischen Feldstärke, wenn sich die Eigenschaften des umgebenden Materials hinreichend stark von den Überresten unterscheiden. 

Anwendungen: Objekte und Strukturen

geoelectrics

Geoelektrik

Beschreibung: Geoelektrische Verfahren eignen sich sowohl für die Erkundung des geschichteten Untergrundaufbaus als auch zur Abgrenzung lateraler Gesteinswechsel. Die geoelektrischen Verfahren werden meistens als Oberflächenkartierungen mit verschiedenen Messanordnungen eingesetzt. Eine geoelektrische Messanordnung besteht aus je zwei Elektroden für die Stromeinspeisung und zwei Messelektroden. Je nach Abstand der Stromelektroden zueinander wird ein unterschiedlicher Bereich des Untergrundes vom Stromsystem erfasst. Durch die schrittweise Änderung der Elektrodenabstände können so verschiedene Tiefenbereiche abgetastet werden.

Anwendungen: Tonmächtigkeiten, Kiesmächtigkeiten, Ausgliederung von Homogenbereichen, Fundament- und Mauerreste


gravimetry

Gravimetrie

Beschreibung: Mit Hilfe empfindlicher Gravimeter wird auf dem Messfeld die Fallbeschleunigung in einem dichten Netz von Punkten bestimmt. Die Methode eignet sich sehr gut für die Hohlraumortung. Hohlräume unter den Messpunkten zeigen sich durch verminderte Beschleunigungswerte. Der kompensierte, relative Wert der Fallbeschleunigung, benannt als Bouguer Anomalie, wird als Ergebnis der Gravimetriemessung flächenhaft dargestellt. Niedrige Werte gehen mit einer niedrigen Dichte oder Hohlräumen einher.

Anwendungen: Hohlräume

electromagnetics

Elektromagnetik

Beschreibung: Elektromagnetische Verfahren werden zur Erkundung von Leitfähigkeitsstrukturen im Untergrund eingesetzt. Bei diesen Verfahren werden mittels einer Sendespule elektromagnetische Wirbelströme im Boden induziert. Diese führen bei elektrisch leitenden Einlagerungen zur Erzeugung sekundärer elektromagnetischer Felder, die sich mit dem ursprünglichen Sendefeld überlagern. Mittels einer Empfangsspule wird das gesamte resultierende elektromagnetische Feld erfasst, das sich in Abhängigkeit von der Größe und Leitfähigkeit einer Einlagerung in der Intensität und Phasenlage unterscheidet. Durch eine Kanalisierung der Wirbelströme in gut leitfähigen Einlagerungen, wie z.B. Metallteilen, ist die Elektromagnetik für deren Nachweis in einer elektrisch schlecht leitenden Umgebung besonders geeignet.


georadar

Georadar

BeschreibungDas Prinzip dieses Verfahrens ist die Aussendung von elektromagnetischen Wellen, die an Objekten und Schichtgrenzen im Untergrund reflektiert und an der Oberfläche wieder registriert werden. Gemessen werden Laufzeit und Amplitude der Radarwellen entlang von Profilen. Die Ergebnisse werden in Profilschnitten (Radargrammen) dargestellt. Es können Schichtgrenzen und Einzelobjekte entlang von Profilen erfasst werden. Durch Messung von Parallelprofilen auf einem Areal kann eine flächendeckende Erfassung erreicht werden. Ebenfalls sind Radarmessungen zwischen Bohrlöchern möglich.

Anwendungen: Senkungsbereiche, Tiefenbestimmung von Objekten